分布式多传输信道网络直播视频并行分发方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机网络视频分发技术，尤其涉及分布式多传输信道网络直播视频并行分发方法及系统。
【背景技术】
[0002]随着互联网的用户不断增多，用户对音视频直播画质/音质的要求不断提升，直播内容的码流不断提升，同时在线人数也不断增加，带宽和并发在线人数的要求渐渐成为制约这项业务的瓶颈。以1Mbps的码流计算，1G的带宽仅能支撑1000个用户并发，而要保证1百万用户的同时在线，就需要1000G的带宽，对于单一的直播节目来说，这个费用是非常高昂的。另一方面，1百万的并发流式访问，对普通的服务器的性能来说也是一个不可能完成的任务。所以当前通常采用服务器分层加客户端p2p的技术来分担并发访问的人数同时将服务器的一部访问转移到客户端，从而减轻访问压力和降低带宽的消耗。例如专利CN201510150133.1就采用了这种⑶N+P2P的架构，播放器(客户端)之间作为P2P分组，而服务器之间采用源服务器+CDN分发服务器这样的分层组网。源服务器将直播内容复制若干份，分发到边缘的CDN服务器，每个CDN服务器负责一部分的用户访问，同时通过部署P2P的支撑服务器(tracker，NAT穿透)，将客户端组成不同的网络，客户端之间可以互相访问，也可以直接请求⑶N服务器。
[0003]基于这种架构，进一步的可以将⑶N服务器和P2P支撑服务器按照运营商网络/或者是地域划分为不同的自治域(AS)，形成若干p2p子网，如专利CN201510006008.3中所提及的组网方式。AS内部是域内连接，AS之间还有少量数据传输，属于域间连接。
[0004]在云计算虚拟化领域，通过虚拟化的技术将分布式的闲散的计算资源，存储资源组织起来，通过网络路由交换，再封装成一个整体并虚拟成一个单一的虚拟机给用户使用，也是当前的一个热点，例如专利CN201410468455.6，就提供了一种虚拟化的存储解决方案。通过在服务器上安装虚拟器的控制单元，控制本地的文件系统，并接受来自网络的集中调度，若干服务器的存储被虚拟化成一个大的存储，对外提供统一的访问接口。即外部调用存储访问的接口，或者是计算的接口，通过集中调度，将存储访问或者是计算需求分配给某一个节点，完成任务后再返回结果给接口。
[0005]以上的虚拟化方案针对的是存储系统，也有方案是针对带宽+存储，例如论文“Anew distributed storage scheme for cluster video server:Journal of SystemsArchitecture 51 (2005) 79 - 94”所提出的方案，通过切片方式，将视频分布式的存储到不同的节点，通过一个虚拟的服务器响应来自客户端的控制消息(如rtsp封装)，然后再由具体的存储节点通过RTP协议将数据传输给客户端。首先当有客户端请求时，虚拟服务器根据请求的视频链接，得到按照实际存储节点的情况，得到一个播放路径，然后按照播放路径，依次通知对应的存储节点将数据以rtp协议发送给客户端，与此同时，继续保持和客户端的rtsp控制通信。通过这种方式，达到了将大文件化整为零，且分时复用不同节点带宽的作用。
[0006]当前有一种新型的解决方案是，依托于布置在互联网最后一英里的特殊设备，具体的如某种可以利用上下行富余带宽的网络接入路由器，或者是装有虚拟化程序并且能上网的电子设备等，其特征是对计算能力和存储能力要求不高，但是在运营商的带宽利用上，处于用户侧个人电脑的上一层，能够长时间稳定接入互联网，故而能够更好的利用运营商的上/下行的带宽。将这些设备通过虚拟化的方式集中起来，提供各种可以定制化的服务。在本专利中，这些设备都用RD表示(real device),他们一起组成一个VM(virtualmachine).RD在本专利中被看成是一个提供网络服务的容器，即它可以安装任何满足要求的网络服务程序(RD APP)，另一方面它又是一个网络带宽的输出单元，就是说RD可以向互联网提供带宽资源。在这些RD上都安装有一个agent代理程序，其作用是监控RD的状态，主要是上下行带宽状态，获取RD的运行负载，向RD发送指令。在agent的上边，是虚拟化的API，是连接RD和虚拟化调度单元的桥梁。装有相同服务程序的RD会被组织成一个大的虚拟服务器，提供上文所述的网络服务。对于通过网络协议(rtmp/http/rtsp/hls/p2p协议)访问VM的客户端来说，他感受到的就是一个真实的服务器。对于使用上层UI界面的调用者来说，他管理的也就是一个个的真实服务器。
[0007]在具体应用中，如果想要利用VM来提供音视频直播加速，可以将这些虚拟服务器作为一个虚拟化应用层，并加入到传统的CDN-P2P网络中，替代了原有架构中CDN层和播放器的数据传送功能。这里VM还可以和云端的辅助系统进行通信，获取来自源站的信息，如视频直播内容源，然后VM就成为一个虚拟的⑶N直播分发服务器，向播放器提供比如rtmp，http, his，rtsp, dash服务等，也包括p2p的传输服务等。在实现上，按照不同的运营商区域，配置若干虚拟服务器，作为边缘的CDN节点，其上层是原有的真实CDN服务器层，这里只需要一条链路就可以把视频内容下发到虚拟服务器上，再由虚拟服务器转发给客户端。在实际使用中，为保证系统的健壮性，可以再增加若干条链路，保证系统可以稳定工作。即便如此，这种架构也将原有对⑶N服务器的依赖，转变为对虚拟服务器的使用，大大降低了⑶N服务器的带宽消耗。由于RD设备通常是可以保证24小时长期联网的，在加上通过在AS级别对客户端进行全局调度，由AS调度逻辑判断负载均衡，RD设备的可达性，自动选取最优的RD设备向客户端提供服务，还可以在VM的整体带宽不足的情况，自动实现VM的扩容，网络服务的可用性整体上看不低于传统架构中的CDN服务器。
[0008]此外，这种虚拟服务器除了作为⑶N的音视频直播加速外，还可以作为一种通用的解决方案，提供任何带宽消耗型的网络服务，例如在VM上安装一个应用，实现视频拆包/打包/mux/demux/解码/编码等，它又可以成为一个源视频服务器，接收来自客户端编码器的推送流，将其转码打包为其它的格式发送给其它⑶N节点。还比如通过更换RD上的APP，VM还可以提供Vpn，pr0Xy服务等等。由于选用不同的RD APP程序就可以提供不同的功能，客户端事实上只依赖于RD APP的选用，切换APP远比更改服务器端的架构要容易。
[0009]目前在互联网上有大量的终端设备具有一个共同的特点，就是具备一定的计算能力，可以运行第三方程序，其上行带宽利用率很低。比如智能路由器，移动终端，甚至接入互联网的家用PC。通过虚拟化技术，在这些设备上安装第三方代理程序，通过全局的虚拟化调度接口控制代理程序，将这些设备上闲置的上行带宽聚合起来，统一管理，从而实现向其他互联网用户分发内容的目标。但是如果将这些带宽用于音视频直播，情况就会变得复杂。
[0010]这是因为首先音视频直播要求有持续稳定的带宽，如果可用带宽波动大，比如某一时刻，RD设备的所有者上传一个大文件到网络上，就有可能导致该设备可用上行带宽减少，那么就会体现为使用该设备上行带宽收看直播的用户观看体验下降，延迟，缓冲次数多，卡顿等等。除此之外，相对于高质量的直播码流，这些设备所能提供的上行带宽是有限的，甚至有时直播码流比这些设备的可用上行带宽上限还要高，这时，作为