一种对等连接流媒体直播系统及其采集服务器

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一种对等连接流媒体直播系统及其采集服务器\n技术领域\n[0001] 本发明是涉及流媒体技术，尤其是涉及一种对等连接流媒体直播系统，本发明同时提供一种用于该系统的采集服务器。\n背景技术\n[0002] 计算机网络发展演化过程是在集中和分布之间摆动。早期的计算机使用模式是众多用户共享大型计算机，以后发展了个人计算机，从集中走向分布。在互联网上存在类似情况，开始采用客户机(浏览器)-服务器方式，使用网站上集中的服务器。进一步发展将走向分布式，集中的服务器将变成分布的，每一个用户终端既是客户机又是服务器，这就是对等连接peer to peer(简称P2P)模式。\n[0003] 近年来，互联网上P2P业务发展迅速，已经成为宽带互联网业务的主流。P2P技术将各个用户互相结合成一个网络，共享其中的带宽，共同处理其中的信息。与传统的客户机——服务器模式不同，P2P工作方式中，每一个客户终端既是客户机又是服务器。以共享下载文件为例，下载同一个文件的众多用户中的每一个用户终端只需要下载文件的一个片段，然后互相交换，最终每个用户都能得到完整的文件。\n[0004] P2P流媒体直播服务是一种基于互联网采用P2P模式的直播服务，一般是以实现网络上的同步观看流媒体节目为主，P2P流媒体直播工具在互联网上得到了广泛的应用和认可。P2P流媒体直播通过用户间共享数据，减轻了服务提供方的负载，节约了提供服务的成本，同时P2P流媒体直播服务具有很好的用户参与性，成为未来发展的一个方向。\n[0005] 图1示出现有P2P流媒体直播系统。\n[0006] 在现有的P2P流媒体直播系统中，包括用于保存每个采集服务器的信息，以及对应每个节目保存最近一段时间请求下载该节目的客户端信息的索引服务器101；该系统还包括用于从节目源获得节目数据的媒体服务器102，该媒体服务器102可以将其他网络节点的存储设备或者自身的存储设备上存储的节目播放出来，该媒体服务器102也可以是一个音像播放器，从光碟等存储介质上读取节目转化为数据流播出；该系统还具有用于生成流媒体分片数据的采集服务器103，采集服务器103从所述媒体服务器102采集媒体数据流，并把媒体数据流分片成为流媒体数据分片，以及对应该流媒体类型生成相应的流媒体头数据，将上述数据分发给系统中的客户端104；P2P流媒体直播系统中的各个客户端\n104(图中示出四个客户端104A-104D)，根据从索引服务器101获得的节目信息，直接从所述采集服务器103下载所需要的节目；或者下载同一个节目的各个客户端104相互之间进行信息交互，从下载同一节目的其他客户端104处下载所需观看节目的流媒体分片数据。\n具体过程是：通过媒体服务器102建立一个媒体数据的发布点，采集服务器103从该发布点采集流媒体数据，并把媒体数据分片，然后把自己拥有流媒体数据的信息发布到索引服务器101；客户端向索引服务器101请求下载需要的节目，从索引服务器101获取提供该节目的采集服务器103的信息以及其他正在下载同一节目的客户端104信息；该客户端104根据上述信息，连接相关的采集服务器103或者客户端104，向它们请求下载分片的流媒体数据；通过上述过程，最终获得所需节目的流媒体数据。\n[0007] 上述P2P流媒体直播系统的缺点在于：首先，采集服务器103从媒体服务器102采集媒体数据并把数据分片，观众下载的流媒体数据都是直接或间接来自采集服务器103分发的流媒体数据分片，当媒体服务器102的发布点由于各种原因暂时或永久不能提供正常的媒体数据时，采集服务器103将无法采集媒体数据，进而无法给用户提供媒体的分片数据，造成用户观看流媒体节目发卡或无法观看；其次，当媒体服务器102和采集服务器103之间的网络连接性能下降或不可用时，如出现大量的非本系统数据抢占了网络带宽，或由于网络设备出现故障造成网络故障等情况时，都会造成采集服务器103不能从媒体服务器采集媒体数据，从而影响用户的观看。\n[0008] 随着P2P流媒体直播方式在各领域的广泛应用，很好的解决上述问题的要求越来越迫切，本专利的发明人正是针对上述问题，经过仔细研究和探索，提出了下面的解决方案。\n发明内容\n[0009] 针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种对等连接流媒体直播系统，该系统可以为观众提供持续的流媒体数据，使观众能够获得更为流畅的欣赏效果。本发明还提供一种用于该系统的采集服务器。\n[0010] 本发明提供的对等连接流媒体直播系统，包括索引服务器、媒体服务器、采集服务器和若干客户端，所述媒体服务器准备有多个发布点作为流媒体数据的来源；所述采集服务器在采集流媒体数据时，监测获取流媒体数据的情况，当数据流量异常时，所述采集服务器向媒体服务器发出指令，要求其切换到另一个发布点，所述索引服务器用于为各个节目保存所有提供该节目流媒体数据的采集服务器的信息，以及正在下载该节目的客户端信息。\n[0011] 优选地，所述系统中具有多个媒体服务器提供流媒体数据，每个媒体服务器具有一个以上的发布点；当所述采集服务器监测到正在使用的媒体服务器无法正常连接或者多次切换发布点数据流量仍然异常时，则切换到位于另一个媒体服务器上的发布点。\n[0012] 优选地，所述媒体服务器是能够搜集网络节点存储的流媒体数据，并将搜集的流媒体数据转化为数据流发布的软件。\n[0013] 优选地，所述媒体服务器是能够从存储介质读取流媒体数据并播放的影像设备。\n[0014] 优选地，所述采集服务器为每一个发布点的流媒体数据生成对应的媒体头数据，当更换发布点时，采集服务器对应该发布点的流媒体数据格式发布新的媒体头数据。\n[0015] 优选地，采集服务器对每一种媒体头数据进行编号，所述客户端根据媒体头数据的编号，确定是否需要更新到新的媒体头数据。\n[0016] 优选地，所述采集服务器对每一种媒体头数据的编号采用严格增序的形式。\n[0017] 优选地，所述采集服务器采集媒体数据的流量异常是指发现实时码率连续5秒钟低于1kbps或者不能正确连接媒体服务器的发布点。\n[0018] 本发明还提供一种用于上述对等连接流媒体直播系统的采集服务器，包括数据采集单元、流媒体数据生成单元、缓存单元、下载请求接收单元、发送单元、发布请求单元，所述采集单元，用于从媒体服务器提供的发布点采集媒体数据并输出；\n[0019] 所述流媒体数据生成单元，用于接收所述采集单元输出的媒体数据，并将其分片，生成分片的流媒体节目数据，并对该数据分片进行编号；该单元还根据所述采集单元输出的媒体数据的类型，生成相应的媒体头数据，对于每一种媒体头数据，该单元给予其严格增序的整数编号，上述分片的流媒体节目数据与流媒体头数据结合，获得完整的分片流媒体数据并输出；\n[0020] 所述缓存单元，用于接收流媒体数据生成单元输出的分片流媒体数据，并缓存包含一定时间长度节目内容的若干片分片流媒体数据；\n[0021] 所述下载请求接收单元，用于接收客户端的下载请求，获得客户端所需的流媒体节目的名称以及分片编号；\n[0022] 所述发送单元，用于根据所述下载请求接收单元输出的客户端的下载请求的相关信息，读取所述缓存单元缓存的相关分片流媒体数据，并将该分片流媒体数据输出到发出下载请求的所述客户端；\n[0023] 所述发布请求单元，用于根据流媒体数据生成单元生成的分片流媒体数据的节目名称及其编号，向索引服务器发出发布请求，该发布请求包括所述分片流媒体数据的节目名称及其编号，\n[0024] 所述采集服务器还包括：\n[0025] 监测单元，用于监测数据采集单元向媒体服务器采集媒体数据的流量状况，并发送监测结果；\n[0026] 判断单元，用于接收监测单元输出的监测结果，并根据该监测结果，判断所述流量是否异常，若是，则输出需要切换发布点的判断；\n[0027] 切换指令单元，用于接收所述判断单元输出的判断结果，当该判断结果是需要切换发布点时，则向媒体服务器发出切换发布点的指令。\n[0028] 优选地，在同一媒体服务器上已经切换过若干发布点，均无法获得正常的数据流，或者该媒体服务器无法正常连接时，则所述判断单元输出需要切换媒体服务器的判断；\n[0029] 所述切换指令单元接收到所述切换媒体服务器的判读结果，则输出指令切换到另一台媒体服务器。\n[0030] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：\n[0031] 1、在本发明提供的对等连接流媒体直播系统中，具有多个流媒体数据发布点，并且该系统的采集服务器能够监测自己从媒体服务器获取流媒体数据的状况，当从该媒体服务器获取流媒体数据的流量明显过慢或者过于断续时，可以动态切换流媒体数据发布点，从而解决了由于发布点不稳定造成流媒体数据发布不正常，以致影响观看的问题。\n[0032] 2、本发明提供的对等连接流媒体直播系统的优选方案中，通过切换到另一台媒体服务器上的发布点，避免媒体服务器本身的硬件故障和网络故障造成的流媒体数据提供故障，从而获得稳定的流媒体数据。\n附图说明\n[0033] 图1是现有技术的对等连接流媒体直播系统的系统结构示意图；\n[0034] 图2是本发明第一实施例提供的对等连接流媒体直播系统的系统结构示意图；\n[0035] 图3是本发明第一实施例中流媒体数据的发布和请求观看的流程图；\n[0036] 图4是本发明第一实施例中客户端实现流媒体数据下载和观看的流程图；\n[0037] 图5是本发明第一实施例中采集服务器切换发布源的流程图；\n[0038] 图6是本发明第一实施例提供的采集服务器功能框图。\n具体实施方式\n[0039] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合图2对本发明的具体实施例进行说明。\n[0040] 请参看图2，该图示出，该对等连接流媒体直播系统包括索引服务器201、若干媒体服务器202、采集服务器203、若干客户端204。其中媒体服务器202具有多个，图2中示出媒体服务器202A、媒体服务器202B两个。客户端204也具有多个，图2示出204A、204B、\n204C、204D四个客户端。该系统中采集服务器203也可以有多个，由于对于描述该实施例无关，该图只示出一个采集服务器203。\n[0041] 所述索引服务器201用于为各个节目保存所有提供该节目流媒体数据的采集服务器202的信息，以及正在下载该节目的客户端204信息。当某个客户端204需要下载某个节目时，它会向索引服务器202发出下载请求，该下载请求中包括该客户端204的网络信息以及请求下载的节目名称。此时，索引服务器201会返回其保存的正在发布该节目的采集服务器203以及正在下载该节目的客户端204的网络信息，所述请求下载节目的客户端204根据该信息从其他客户端204以及采集服务器203下载所需的节目。也就是说，索引服务器202负责管理下载节目的各个客户端204和发布节目的采集服务器203的相关信息，它不为客户端204提供内容下载，自身也不下载节目。所述相关信息包括网络信息和状态信息，网络信息指客户端204以及采集服务器203所处的网络位置，包括所属运营商网络以及地理位置；状态信息是指下载的节目名称以及下载节目的流媒体数据分片的编号。这些信息可以在请求下载节目的客户端204选择从何处下载分片流媒体数据时作为选择的依据。\n[0042] 所述媒体服务器202是各种媒体数据的数据来源，用于将各种记录介质上的节目转化为数字信息并输出，或者采集存储在其他网络节点上的媒体数据并输出。例如，媒体服务器202可以是Windows 2003 Media Server软件，该软件可以从网络上各种网络节点采集各种媒体数据并发布。所述网络节点可以是存储有媒体数据的服务器，也可以是能够从存储介质读取媒体数据的影像设备。该软件在某个网络节点获取媒体数据并发布，该节点称为一个发布点。所谓发布点，实际上就是媒体数据的一个来源。此外，媒体服务器202本身也可以是影像设备，这些影像设备将存储在光碟、磁带等介质上的媒体数据播放出来。该网络上可以具备多个媒体服务器，图2示出该网络上的两个媒体服务器202A、202B，每个媒体服务器202都可以建立多个发布点。本发明提供的对等连接流媒体直播系统与现有技术的区别在于，本系统中可以从两个以上的发布点获得媒体数据，这些发布点可以在不同的媒体服务器上，也可以是同一个媒体服务器202上的不同的发布点。具体到本实施例提供的系统，其不仅具有多个媒体服务器202，而且每个媒体服务器202上具有多个发布点。\n[0043] 所述采集服务器203的作用在于从媒体服务器202采集媒体数据，并将媒体数据分片成为流媒体数据分片，同时将描述流媒体格式的媒体头数据与所述流媒体数据分片结合，形成完整的分片流媒体数据。该采集服务器203向所述索引服务器201发出发布申请，将其发布的节目的相关信息交由所述索引服务器201发布，以便其他客户端204使用。所述采集服务器203在网络上的地位与客户端204并无不同，可以视为一种特殊的客户端。本实施例中，该采集服务器203与现有技术的采集服务器有一定区别，该采集服务器203能够监测其从媒体服务器202获取媒体数据的流量状况，当从该媒体服务器202获取媒体数据的流量明显过慢或者过于断续时，该采集服务器203能够向所述媒体服务器202发出指令，要求其切换到另一个发布点，从新的发布点获得所需节目的媒体数据。在无法使该媒体服务器202更新发布点或者更新的发布点仍然无法使数据传输流畅时，该采集服务器203可转向另一个媒体服务器202，例如，从媒体服务器202A转向媒体服务器202B。在上述切换发布点或者媒体服务器202的过程中，该采集服务器203同时更新媒体头数据并发布，以便新的数据能够被下载该数据的客户端204使用。为了使切换发布点引起的媒体头数据变化能够被客户端204识别，采集服务器203为每一种媒体头数据提供一个严格增序的编号，当更新到新的发布点时，就会获得增大的媒体头数据编号。所述客户端204将根据编号增大的情况，确定自己需要采用新的流媒体头数据。所述媒体头数据提供严格增序编号的意义在于，采用该种编号方式可以避免流媒体头数据编号混淆，实际上也可以采用严格降序等方式获得同样的效果。\n[0044] 所述客户端204是该网络上需要读取播放流媒体数据的网络节点，该网络节点在网络上具有多个。客户端204需要某个流媒体节目时，向所述索引服务器201发出下载请求，获得正在发布该节目的采集服务器203以及正在下载该节目的其他客户端204的相关信息，包括网络信息和状态信息。该客户端204根据上述信息，向相关采集服务器203和客户端204请求下载节目。下载开始后，客户端204获得采集服务器203发布该节目的相关信息，以及和其他客户端204交互下载该节目的信息，客户端204维护并保存上述信息，并根据上述信息确定其从何处下载分片流媒体数据。在开始下载一个节目时，客户端204下载获得该节目的流媒体数据对应的流媒体头数据，由于流媒体头数据与节目来源相关，因此，当所述采集服务器203改变发布点时，需要重新下载新的流媒体头数据。该客户端204读取流媒体数据分片中的信息，以及对应该流媒体数据分片的流媒体头数据，不断解码各个流媒体数据分片并实现流媒体播放。一旦出现切换发布点的情况，则流媒体头数据的编号将增大，客户端204据此得知需要采用新的流媒体头数据，并采用新的流媒体头数据进行解码。\n[0045] 以下为了更为充分的说明本系统的工作原理，对照流程图，对该系统的工作过程进行说明。\n[0046] 请参看图3，该图为本实施例中流媒体数据的发布和请求观看的流程图。\n[0047] 步骤S301，媒体服务器202建立发布点。\n[0048] 媒体服务器202可以从网络上获得媒体数据的发布源，并建立发布点，媒体服务器202可以随时从该发布源读取数据。\n[0049] 步骤S302，采集服务器203从发布点采集数据。\n[0050] 采集服务器203通过所述媒体服务器202的一个发布点获得媒体数据，并对该数据进行处理，形成完整的流媒体数据。所述处理包括：将该流媒体数据分片以及加入相应的流媒体头数据。所述采集服务器203拥有的数据包括：分片缓存的总长度为两分钟的流媒体数据分片，对于每一片流媒体数据，都有相应的描述流媒体数据格式的流媒体头数据，该流媒体头数据中包括流媒体数据的编码格式。采集服务器203可以维护多个流媒体头数据，对于每一种流媒体头数据，发布源为其维护一个严格增序的整数编号。\n[0051] 步骤S303，采集服务器203向所述索引服务器201请求发布节目，假设节目名为X。\n[0052] 采集服务器203请求发布节目时，向所述索引服务器201提供所发布节目的节目名称以及分片流媒体数据编号等状态信息，以及该采集服务器203的网络信息。所述索引服务器对应于该节目名称记录上述信息。\n[0053] 步骤S304，客户端204A向索引服务器201请求观看节目名为X的节目。\n[0054] 客户端204A向所述索引服务器201提出请求观看某个节目的请求，该请求中包含该客户端204A的网络信息。索引服务器201向客户端204A返回采集服务器203的相关信息，以及下载同一节目的其他客户端204的网络信息。索引服务器201对应于所述节目X记录该客户端204A的网络信息，以便在其他客户端204要求下载节目X时，可以向它们提供该信息。\n[0055] 请参看图4，该图示出客户端实现流媒体数据的下载和观看的流程。该流程图是图\n3所示流程图的后续过程。\n[0056] 步骤S401，客户端204维护自己下载观看的每个节目的状态信息。\n[0057] 所述状态信息包括：该客户端204所缓存的流媒体数据分片的编号，这些分片对应的流媒体头数据及其编号，以及下载相同节目的其他客户端信息，该客户端信息包括网络信息以及状态信息。\n[0058] 步骤S402，下载相同节目的客户端204之间交互各自缓存的分片流媒体数据编号，以及发布相同节目的采集服务器203缓存的分片流媒体数据编号。客户端204对应于各个客户端204和采集服务器203保存获得到的上述信息。\n[0059] 步骤S403，客户端204根据该客户端204缓存的流媒体数据分片的编号，以及其他下载相同节目的客户端204缓存的流媒体数据分片编号，以及发布相同节目的采集服务器203的流媒体数据分片编号，调度决定从某个具体的客户端204或者采集服务器203下载分片流媒体数据。\n[0060] 步骤S404，客户端204向其他的客户端204或者采集服务器203提出下载请求，包括请求的流媒体数据的分片编号，以及不大于该片号的已下载片的最大流媒体头数据编号。\n[0061] 步骤S405，客户端204或者采集服务器203收到来自其他客户端204的下载请求，如果发现自己拥有对应的片，则发送该片给对方；如果发现自己缓存的对应该片的流媒体头数据的编号大于请求包中的流媒体头数据编号，那么在发送流流媒体数据片之前，还应该向对方发送流媒体头数据。\n[0062] 步骤S406，客户端204使用下载回来的流媒体头数据里包含的编码格式信息，对下载回来的各流媒体数据分片进行解码观看。\n[0063] 请参看图5，该图示出在发布流媒体数据时，采集服务器203切换发布源的流程。\n[0064] 步骤S501，采集服务器203从媒体服务器202采集流媒体数据。\n[0065] 步骤S502，采集服务器203在从媒体服务器202采集流媒体数据的时候，检测流媒体数据发布点工作状况，判断工作状况是否异常。若工作状况异常，则进行下一步骤。否则，继续正常工作。\n[0066] 可以为采集服务器203设定工作状况是否正常的标准。一个可行的标准是：如果发现实时码率连续5秒钟低于1kbps或者不能正确连接媒体服务器203的发布点，那么则认为媒体服务器203的发布点工作异常。\n[0067] 步骤S503，切换到备用发布点。该备用发布点可以是同一台媒体服务器203上的另一个媒体数据来源，或者是在另一台媒体服务器203建立的备用发布点。所述备用发布点为事先已经准备好的发布点。当在同一台媒体服务器上经过若干次切换后，仍然无法获得正常的数据流时；或者该媒体服务器无法正常连接时，则可以切换到另一台媒体服务器。\n[0068] 经过上述切换后，继续进行正常的流媒体数据发布和交互。\n[0069] 本实施例还提供一种采集服务器203，该采集服务器203能够实现对从媒体服务器202获得的媒体流量的监测，当流量不正常时，能够向媒体服务器202发出指令，控制媒体服务器202切换到备用发布点继续进行媒体数据采集。当一个媒体服务器多次切换发布点仍然无法获得正常的数据流量时，则该采集服务器203能够切换到新的媒体服务器202。\n[0070] 请参看图6，该图为所述采集服务器的原理框图。如图所示，所述采集服务器203包括：数据采集单元601、流媒体数据生成单元602、缓存单元603、下载请求接收单元604、发送单元605、发布请求单元606、监测单元607、判断单元608、切换指令单元609。\n[0071] 所述采集单元601用于从媒体服务器202提供的发布点采集媒体数据并输出；\n[0072] 所述流媒体数据生成单元602接收所述采集单元601输出的媒体数据，并将其分片，生成分片的流媒体节目数据，并对该数据分片进行编号；该单元还根据所述采集单元\n601输出的媒体数据的类型，生成相应的媒体头数据，对于每一种媒体头数据，该单元给予其严格增序的整数编号，以便在由于切换发布点而引起媒体头数据变化时，予以区别；所述媒体头数据使客户端获得该数据后，能够依据该媒体头数据对所述节目内容的分片流媒体数据进行解码，实现对流媒体节目的播出；上述分片的流媒体节目数据与流媒体头数据结合，获得完整的分片流媒体数据并输出。\n[0073] 所述缓存单元603用于接收流媒体数据生成单元602输出的分片流媒体数据，并缓存包含一定时间长度节目内容的若干片分片流媒体数据；\n[0074] 所述下载请求接收单元604，用于接收客户端204的下载请求，获得客户端所需的流媒体节目的名称以及分片编号；\n[0075] 所述发送单元605，用于根据所述下载请求接收单元604输出的客户端的下载请求的相关信息，读取所述缓存单元603缓存的相关分片流媒体数据，并将该分片流媒体数据输出到发出下载请求的所述客户端。\n[0076] 所述发布请求单元606，用于根据流媒体数据生成单元602生成的分片流媒体数据的节目名称及其编号，向索引服务器201发出发布请求，该发布请求包括所述分片流媒体数据的节目名称及其编号等相关信息。\n[0077] 所述监测单元607，用于监测采集单元601向媒体服务器202采集媒体数据的流量状况，以及采集服务器203与媒体服务器202的连接状况，并发送监测结果。\n[0078] 所述判断单元608，用于接收监测单元607输出的监测结果，并根据该监测结果，判断所述流量是否过小或者过于断续，若是，则输出需要切换发布点的判断。如果在同一媒体服务器202上已经切换过若干发布点，均无法获得正常的数据流；或者监测结果表明采集服务器203与媒体服务器202无法正常连接，则该判断单元608输出需要切换媒体服务器的判断。\n[0079] 所述切换指令单元609，用于接收所述判断单元608输出的判断结果，当该判断结果是需要切换发布点时，则根据该结果向媒体服务器202发出切换发布点的指令；若所接收的判断结果是切换媒体服务器时，则切换到另一个媒体服务器。\n[0080] 上述采集服务器203与现有技术的采集服务器103相比，能够进行采集流量的监测，并根据监测结果判断是否需要进行发布点或者媒体服务器的切换，也就是实现动态切换数据发布源。\n[0081] 在采集服务器中，上述数据采集单元601、流媒体数据生成单元602、缓存单元\n603、下载请求接收单元604、发送单元605、发送请求单元606都是现有技术中具有的功能单元，本实施例与现有技术的区别在于，增加了监测单元607、流量状况判断单元608、切换指令单元609，用于实现对采集媒体数据的流量的监测和根据监测结果实现对发布点的切换，从而保证采集服务器203发布的流媒体数据的连续，使客户端204获得良好的流媒体使用效果。\n[0082] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。