专利名称：一种时移服务系统及方法
技术领域：
本发明涉及多媒体业务领域，特别涉及一种时移服务系统及方法。
背景技术：
目前，在基于IP协议的电视(Internet Protocol Television，IPTV)业务或系统中，时移服务已经成为一种非常重要的业务，该业务是将采集编码系统提供的视频流进行录制，并根据用户的请求提供其需要的时移视频流，例如，提供时移电视(Time Shift Television，TSTV)服务。时移电视服务，是指观众在观看数字电视节目时，可以通过按“暂停”、或“后退”、或“快进”键等操作对正在播放的电视节目进行选择收看，也可以选择收看几天前已经播放过的电视节目。这种时移服务彻底颠覆了人们原有看电视的方式，使其摆脱了时间束缚，顺应了现代人越来越快的生活节奏。时移电视与点播、直播业务有很大的不同，首先每个用户时移播放的起点不同，其次其播放内容又是不停向前流动的。因此，时移电视的服务器集群和服务器负载均衡均不同于点播和直播业务。
目前，时移电视服务是在多个服务器集群里的每个服务器固定接入几个频道的直播流，并由各个服务器对直播流内容进行缓存录制和时移服务，当某个频道的时移服务量较大时，在其他服务器再引入直播流并缓存录制，以扩大时移服务能力。
但是，上述方法存在以下问题(1)由于时移电视服务通常要求最大延时需要1小时左右，而缓存一小时码流为2Mbps的节目需要1G的缓存空间，因此，难以完全由内存缓存，一般由磁盘进行缓存，同时时移服务需要从磁盘读出数据。因此，磁盘的输入/输出(I/O)能力将是系统的瓶颈，另外持续的磁盘读写操作将损害磁盘寿命。
(2)当某个频道节目为热门节目时，比如体育比赛、联欢晚会等，该频道的并发时移服务能力将受到单个服务器能力的限制。由于缺乏已经播放过的直播流的数据，即使及时地将当前直播流引入到其他服务器中进行缓存，也不能立即增加时移服务能力。因此，其他服务器的服务能力得不到充分地发挥。
(3)在多个服务器中同时引入一个频道的直播流并进行录制和缓存，不仅开销巨大，而且由于各个频道的时移请求具有随意性，因此，时移服务系统很难及时调度，以满足不同的时移请求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种时移服务系统，通过在多个服务器之间协同内存缓存时移内容，提高系统时移服务的性能、降低系统整体成本、提高系统寿命。
本发明的另一目的在于，提供一种时移服务方法，通过在多个服务器之间协同内存缓存时移内容，提高系统时移服务的性能、降低系统整体成本、提高系统寿命。
本发明的时移服务系统，包括终端、内容服务导向单元以及多个媒体服务器，其中，所述内容服务导向单元，用于将各个频道的直播流分别引入到所述媒体服务器，并控制终端接收其指定的媒体服务器提供的时移服务；所述媒体服务器，包含缓冲区，用于对所述内容服务导向单元引入的相应频道的直播流进行缓存，并在所述直播流缓存预定时间段后，向下一媒体服务器引入延时了预定时间段的延时流，以及对由其他媒体服务器引入的延时流进行缓存，并在所述内容服务导向单元的控制下，向终端提供时移服务。
其中，所述媒体服务器中的缓冲区，其大小大于所述各个频道时移内容总量除以媒体服务器总数量的平均值。
所述媒体服务器，进一步用于在用户提出时移服务请求的延时起点到达其缓存边界时，向所述内容服务导向单元发送请求进入下一媒体服务器的消息；所述内容服务导向单元，进一步用于根据接收到所述媒体服务器发送来的请求进入下一媒体服务器的消息，通知终端转到下一服务器接续所述时移服务。
此外，所述内容服务导向单元，可以进一步用于分析相邻两个时移服务请求的延时起点之间的间距是否超过预设的时间段，在所述间距超过预设的时间段时，将其中一时移请求保留在源媒体服务器，而将另一时移请求转入下一媒体服务器；在所述间距未超过预设的时间段后，则准许所述两个时移请求在同一媒体服务器中。
所述媒体服务器，可以进一步用于在其负载达到或超过预定的最高门限时，向所述内容服务导向单元上报其处于重载状态的消息；所述内容服务导向单元，可以进一步用于分析各个媒体服务器的负载情况，并在接收到其中某媒体服务器上报的处于重载状态的消息后，将控制尚余空余缓冲区的媒体服务器接入所述重载状态服务器当前频道的直播流并进行缓存，逐渐将所述重载状态服务器的当前频道的时移服务切换至所述轻载状态服务器。
所述内容服务导向单元，可以进一步用于在确定不同媒体服务器中同时缓存了相同频道相同时间段的时移服务，且其中一媒体服务器的负载为预定的最低门限以下时，将其它媒体服务器上该频道该时间段的时移服务移入到所述媒体服务器。
所述终端为个人计算机、具有基于IP协议机顶盒的电视机或者手机。
本发明的时移服务的方法，包括下列步骤步骤a将各个频道的时移时间分成多个预定的时间段，并为每个时间段分配一个媒体服务器进行时移内容缓存；步骤b在最靠近相应频道直播时间段所在的媒体服务器引入该频道的直播流进行缓存，并在所述直播流缓存所述预定时间段后，向下一时间段所在的媒体服务器引入延时了预定时间段的延时流，依此类推，一直串接到最后一个时间段所在的媒体服务器；步骤c用户提出时移服务请求后，由相应的媒体服务器提供服务。
其中，在所述步骤c中，用户提出时移服务请求后，进一步包括下列步骤步骤c1判断用户提出时移服务请求的延时起点是否到达媒体服务器的缓存边界，如果是，则需要将所述时移请求切换到另一个媒体服务器接续服务；否则，维持在源服务器服务。
此外，在所述步骤c中，用户提出时移服务请求后，可以进一步包括下列步骤步骤c1’判断相邻两个时移服务请求的延时起点之间的间距是否超过预设的时间段，如果是，则将其中一时移请求保留在源服务器中，而将另一时移请求转入到下一服务器；否则，准许所述两个时移请求在同一服务器中。
在所述步骤c中，用户提出时移服务请求后，还可以进一步包括下列步骤步骤c2分析各个媒体服务器的负载情况，在其中某媒体服务器处于重载状态时，将尚余空余缓冲区的媒体服务器接入所述重载服务器当前频道的直播流并进行缓存，逐渐将所述重载状态服务器的当前频道的时移服务切换至所述轻载状态服务器。
在所述步骤c中，用户提出时移服务请求后，还可以进一步包括下列步骤步骤c3判断不同媒体服务器中是否同时缓存了相同频道相同时间段的时移服务，且其中一媒体服务器的负载为预定的最低门限以下，如果是，则将其它媒体服务器上该频道该时间段的时移服务移入到所述媒体服务器；否则，该时移服务维持在源服务器中。
本发明的有益效果是依照本发明的时移服务系统及方法，通过在多个服务器中协同缓存时移内容，提高了系统时移服务的接纳能力，并通过动态调度时延流，较好地提高了系统性能和抵御时移突发的能力，同时减少了缓存开销，降低了系统成本；由于采用内存缓存，避免了磁盘I/O的瓶颈，提高系统性能，延长磁盘寿命。
图1为本发明的时移服务系统的示意图；图2为本发明的进行初始时移缓存系统配置的示意图；图3为不同起点的时移服务的分散分布示意图；图4为本发明的动态调度示意图；图5为本发明的进行服务切换的示意图；图6为本发明的回归切换示意图；图7为本发明的时移服务方法流程图。
具体实施例方式
以下，参考图1～7详细描述本发明的时移服务系统及方法。
本发明的核心思想是在时移服务系统中，首先在多个媒体服务器中配置内存以缓存时移服务内容，利用多个媒体服务器进行协作缓存时移内容，从而减小缓存开销，并实时对各个媒体服务器中的时移服务内容进行调度，以解决时移服务发生冲突的问题。
如图1所示，为本发明的时移服务系统的示意图。该时移服务系统，包括终端、内容服务导向单元以及媒体服务器。
其中媒体服务器，包含缓冲区，用于对内容服务导向单元引入的相应频道的直播流进行缓存，并在该直播流缓存预定时间段后，向下一媒体服务器引入延时了预定时间段的延时流，以及对由其他媒体服务器引入的延时流进行缓存，并在内容服务导向单元的控制下，向终端提供媒体服务。
具体地，对于某一频道而言，依照各个媒体服务器距离该频道直播时间段的远近可将各个媒体服务器称为第一服务器、第二服务器......第N服务器。其中，第一服务器，配置了能够存储相应频道预定时间段长度码流的缓冲区，用于缓存该频道的直播流(该直播流记为F(n，0)，其中n为频道号)，在该缓冲区充满后，引出第一延时流(该延时流记为F(n，1)，与直播流相比延时一个时间段)，并将第一延时流引入到第二服务器中；第二服务器，用于配置其缓冲区，以缓存由第一服务器引入的第一延时流F(n，1)，并向下一服务器引出第二延时流F(n，2)；依次类推，直到第N服务器；第N服务器，用于配置其缓冲区，以缓存由第N-1服务器引入的第N-1延时流，且不再引出延时流，而以流方式丢弃最旧的内容。
内容服务导向单元，用于将各个频道的直播流依次引入到各个媒体服务器，并向终端发送控制流，以控制其接入到哪个服务器接收服务。例如，如图2所示，内容服务导向单元可以将第一频道的直播流引入到第一服务器，将第二频道的直播流引入到第二服务器等。而这些被引入了相应频道直播流的服务器又可称为首服务器。
终端，用于在内容服务导向单元的控制下，接收指定的媒体服务器发送来的媒体流进行解码播放。其中，该终端，可以为个人计算机(Personal Computer，PC)、具有IPTV机顶盒的电视机或者手机等。
在具体实现时，假设共有100个频道，码流为2Mbps，每频道时移长度为1小时，则总的时移内容大小为100G左右。如果该时移服务系统包括20个媒体服务器，则每个服务器需要配置6G内存用于时移内容缓存，其中5G作为初始配置使用，1G作为动态调度使用。通常，在各个媒体服务器中配置的用于缓存时移内容的内存，需要大于所有频道时移内容总量除以媒体服务器数量的平均值，一般要求超过10％。
由于用户的时移请求可分成如快进、快退、暂停、恢复等卡带式影像录放机(Video Cassette Recorder，VCR)的定位服务和正常播放两个阶段，一般要先进行定位操作，然后才正常播放。当VCR定位(延时起点)是刚好到达某一媒体服务器缓存边界时，该服务器需要向内容服务导向单元请求进入下一媒体服务器，以将在线服务切换到另一个服务器上接续服务。
因此，基于如上所述，本发明的媒体服务器，进一步用于在用户的VCR定位服务到达其缓存边界时，向内容服务导向单元发送请求进入下一媒体服务器的指令；本发明的终端，进一步用于根据内容服务导向单元发送来的重定向消息，转入到下一媒体服务器接续该VCR服务；内容服务导向单元，进一步用于根据接收到某媒体服务器发送来的请求进入下一媒体服务器的消息，通知终端转到下一服务器接续该VCR服务。
此外，由于时移内容已经依照预定的时间段分别缓存于多个媒体服务器中，因此延时起点相距超过预定的时间段的时移请求将由不同的媒体服务器进行服务。如图3所示，延时起点为U1和U2，以及U4和U5的时移请求均相距在预定的时间段内，因此可以请求在同一媒体服务器中进行服务，而延时起点为U2和U3的两个时移请求相距已经超出了一个时间段，因此只能由不同的媒体服务器进行服务。
因此，基于如上所述，本发明的内容服务导向单元，进一步用于分析不同时移请求的延时起点之间的间距是否超过预设的时间段，在该间距超过预设的时间段时，将其中前一时移请求保留在源媒体服务器中进行服务，而将后一时移请求转入下一媒体服务器进行服务；在该间距未超过预设的时间段后，则准许所述不同的时移请求在同一媒体服务器中进行服务。
此外，当某一媒体服务器的负载到达一定门限值时，需要寻找一个既有空闲内存又有空闲服务能力的媒体服务器，把源服务器中在线服务数最多的频道的上一个延时流引入到空闲服务器进行流缓存。随着空闲服务器内容缓存的增加，逐渐把源服务器的在线服务切换到空闲服务器，以减轻源服务器的负载水平。
因此，基于如上所述，本发明的内容服务导向单元，进一步用于分析各个媒体服务器的负载(在线服务数)情况，并在接收到其中某媒体服务器上报的处于重载状态的消息后，将控制处于轻载且尚余空余缓冲区的服务器接入该重载状态服务器当前频道的直播流并进行缓存，随着该轻载状态服务器中缓存内容的增加，逐渐将该重载状态服务器的当前频道的时移服务切换至该轻载状态服务器。
所述媒体服务器，进一步用于在其负载达到或超过预定的最高门限时，向内容服务导向单元上报其处于重载状态的消息。
如图4(1)所示，左边的服务器已有在线服务9个(假设门限为8)，已处在重载状态，这时该服务器向内容服务导向单元报告其处于重载状态，内容服务导向单元在确定右边服务器负载最轻只有3个在线服务且还有空余缓冲区后，指令该轻载服务器接入频道1的直播流并缓存，而且随着内容缓存增加逐渐把左边服务器上频道1的时移服务切换到右边服务器，如图4(2)所示。这样最终三个服务器的在线服务趋于平衡，都为6个。由于频道1的时间段T1-1目前已经在两个服务器上具备内容，因此后续对该频道该时间段的时移请求可分配在这两个服务器上，分配时优先考虑负载轻的服务器。另外，当右边服务器其他分段的时移请求较多时，造成其负载加重，也可以通过把其T1-1时间段的时移服务切回到左边服务器来达到减轻其负载的目的，如图5(1)、图5(2)所示。
另外，当两个服务器都同时缓存了某个频道的某个时间段的时移内容时，若其中一个服务器的负载降到一定门限之下，可以把该频道的该时间段的时移服务合并到一个媒体服务器，而将另一个媒体服务器的缓存空间和服务能力释放出来备用。
因此，本发明的内容服务导向单元，进一步用于在确定各个媒体服务器同时缓存了相同频道相同时间段的时移服务，且其中一服务器的负载降到预定的最低门限以下时，将另一服务器上该频道该时间段的时移服务合并到该服务器。
如图6(1)所示，当左边服务器的在线服务降到4个时，报告内容服务导向单元，由内容服务导向单元通知右边服务器将频道1时间段T1-1的3个服务切回到左边服务器，同时右边服务器释放缓冲区，切换后负载情况如图6(2)所示。
以下，对本发明的时移服务方法进行详细描述。如图7所示，为本发明的时移服务方法流程图，该方法包括下列步骤步骤100将各个频道的时移时间分成多个固定的时间段，并为每个时间段分配一个媒体服务器进行时移内容缓存；步骤200在最靠近相应频道直播时间段所在的媒体服务器引入该频道的直播流进行缓存，并在所述直播流缓存预定时间段后，向下一时间段所在的媒体服务器引入延时了预定时间段的延时流，依此类推，一直串接到最后一个时间段所在的媒体服务器；步骤300用户提出时移服务请求后，由相应的媒体服务器提供服务。
依照步骤200所述，在每个媒体服务器都缓存有一段流动的媒体内容，同时引出一个延时流，而最后一个媒体服务器无须引出其延时流。
其中，在步骤300中，用户提出时移服务请求后，可以进一步包括下列步骤步骤31在用户时移请求的VCR定位阶段时，判断该时移请求的延时起点是否到达媒体服务器的缓存边界，如果是，则需要将该时移请求切换到另一个媒体服务器接续服务；否则，维持在源服务器服务。
此外，在步骤300中，用户提出时移服务请求后，还可以进一步包括下列步骤步骤31’在用户时移请求的VCR定位阶段时，判断不同时移请求的延时起点之间的间距是否超过预设的时间段，如果是，则将其中前一时移请求保留在源服务器中进行服务，而将后一时移请求转入下一服务器进行服务；否则，准许所述不同的时移请求在同一服务器中进行服务。
此外，在步骤300中，用户提出时移服务请求后，还可以进一步包括下列步骤步骤32判断各个媒体服务器的负载情况，在其中某媒体服务器处于重载状态时，将控制处于轻载且尚余空余缓冲区的服务器接入到该重载服务器当前频道的直播流并进行缓存，随着该轻载状态服务器中缓存内容的增加，逐渐将该重载状态服务器的当前频道的时移服务切换至该轻载状态服务器。
此外，在步骤300中，用户提出时移服务请求后，还可以进一步包括下列步骤步骤33判断不同媒体服务器中是否同时缓存了相同频道相同时间段的时移服务，且其中一服务器的负载已降到预定的最低门限以下，如果是，则将另一服务器上该频道该时间段的时移服务合并到该服务器；否则，维持在源服务器中。
综上所述，依照本发明的时移服务系统及方法，通过将各个频道的时移时间分成固定的时间段，并为每个时间段分配一媒体服务器进行时移内容缓存，然后利用多个媒体服务器进行协作缓存时移内容，由于时移内容分布于多个服务器，从而一个频道的时移服务可以分散到多个服务器执行，提高了系统时移服务的接纳能力，均衡各服务器的负载；并且，通过动态调度各个服务器中的延时流，减少了缓存开销，降低了系统成本；采用内存缓存，避免了磁盘I/O的瓶颈，提高系统性能，延长磁盘寿命。
以上是为了使本领域普通技术人员理解本发明，而对本发明所进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种时移服务系统，包括终端、内容服务导向单元以及多个媒体服务器，其特征在于，所述内容服务导向单元，用于将各个频道的直播流分别引入到所述媒体服务器，并控制终端接收其指定的媒体服务器提供的时移服务；所述媒体服务器，包含缓冲区，用于对所述内容服务导向单元引入的相应频道的直播流进行缓存，并在所述直播流缓存预定时间段后，向下一媒体服务器引入延时了预定时间段的延时流，以及对由其他媒体服务器引入的延时流进行缓存，并在所述内容服务导向单元的控制下，向终端提供时移服务。
2.如权利要求1所述的时移服务系统，其特征在于，所述媒体服务器中的缓冲区，其大小大于所述各个频道时移内容总量除以媒体服务器总数量的平均值。
3.如权利要求1所述的时移服务系统，其特征在于，所述媒体服务器，进一步用于在用户提出时移服务请求的延时起点到达其缓存边界时，向所述内容服务导向单元发送请求进入下一媒体服务器的消息；所述内容服务导向单元，进一步用于根据接收到所述媒体服务器发送来的请求进入下一媒体服务器的消息，通知终端转到下一服务器接续所述时移服务。
4.如权利要求1所述的时移服务系统，其特征在于，所述内容服务导向单元，进一步用于分析相邻两个时移服务请求的延时起点之间的间距是否超过预设的时间段，在所述间距超过预设的时间段时，将其中一时移请求保留在源媒体服务器，而将另一时移请求转入下一媒体服务器；在所述间距未超过预设的时间段后，则准许所述两个时移请求在同一媒体服务器中。
5.如权利要求1所述的时移服务系统，其特征在于，所述媒体服务器，进一步用于在其负载达到或超过预定的最高门限时，向所述内容服务导向单元上报其处于重载状态的消息；所述内容服务导向单元，进一步用于分析各个媒体服务器的负载情况，并在接收到其中某媒体服务器上报的处于重载状态的消息后，将控制尚余空余缓冲区的媒体服务器接入所述重载状态服务器当前频道的直播流并进行缓存，逐渐将所述重载状态服务器的当前频道的时移服务切换至所述轻载状态服务器。
6.如权利要求1所述的时移服务系统，其特征在于，所述内容服务导向单元，进一步用于在确定不同媒体服务器中同时缓存了相同频道相同时间段的时移服务，且其中一媒体服务器的负载为预定的最低门限以下时，将其它媒体服务器上该频道该时间段的时移服务移入到所述媒体服务器。
7.如权利要求1至6中任一项所述的时移服务系统，其特征在于，所述终端为个人计算机、具有基于IP协议机顶盒的电视机或者手机。
8.一种时移服务的方法，其特征在于，包括下列步骤步骤a将各个频道的时移时间分成多个预定的时间段，并为每个时间段分配一个媒体服务器进行时移内容缓存；步骤b在最靠近相应频道直播时间段所在的媒体服务器引入该频道的直播流进行缓存，并在所述直播流缓存所述预定时间段后，向下一时间段所在的媒体服务器引入延时了预定时间段的延时流，依此类推，一直串接到最后一个时间段所在的媒体服务器；步骤c用户提出时移服务请求后，由相应的媒体服务器提供服务。
9.如权利要求8所述的时移服务的方法，其特征在于，在所述步骤c中，用户提出时移服务请求后，进一步包括下列步骤步骤c1判断用户提出时移服务请求的延时起点是否到达媒体服务器的缓存边界，如果是，则需要将所述时移请求切换到另一个媒体服务器接续服务；否则，维持在源服务器服务。
10.如权利要求8所述的时移服务的方法，其特征在于，在所述步骤c中，用户提出时移服务请求后，进一步包括下列步骤步骤c1’判断相邻两个时移服务请求的延时起点之间的间距是否超过预设的时间段，如果是，则将其中一时移请求保留在源服务器中，而将另一时移请求转入到下一服务器；否则，准许所述两个时移请求在同一服务器中。
11.如权利要求8所述的时移服务的方法，其特征在于，在所述步骤c中，用户提出时移服务请求后，进一步包括下列步骤步骤c2分析各个媒体服务器的负载情况，在其中某媒体服务器处于重载状态时，将尚余空余缓冲区的媒体服务器接入所述重载服务器当前频道的直播流并进行缓存，逐渐将所述重载状态服务器的当前频道的时移服务切换至所述轻载状态服务器。
12.如权利要求8所述的时移服务的方法，其特征在于，在所述步骤c中，用户提出时移服务请求后，进一步包括下列步骤步骤c3判断不同媒体服务器中是否同时缓存了相同频道相同时间段的时移服务，且其中一媒体服务器的负载为预定的最低门限以下，如果是，则将其它媒体服务器上该频道该时间段的时移服务移入到所述媒体服务器；否则，该时移服务维持在源服务器中。
全文摘要
本发明提供一种时移服务系统及方法，其中，该时移服务系统包括终端、内容服务导向单元以及多个媒体服务器，其中，内容服务导向单元，用于将各个频道的直播流分别引入到媒体服务器，并控制终端接收其指定的媒体服务器提供的时移服务；媒体服务器，包含缓冲区，用于对内容服务导向单元引入的相应频道的直播流进行缓存，并在直播流缓存预定时间段后，向下一媒体服务器引入延时了预定时间段的延时流，以及对由其他媒体服务器引入的延时流进行缓存，并在内容服务导向单元的控制下，向终端提供时移服务。本发明的时移服务系统及方法，能够提高系统时移服务的接纳能力，抵御时移突发的能力，同时减少了缓存开销，降低了系统成本。
文档编号H04N7/52GK101056251SQ200710106839
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者田洪亮 申请人:中兴通讯股份有限公司