基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器。所述流媒体服务器至少包括：第一处理器单元及连接所述第一处理器单元的第二处理器单元；其中，所述第一处理器单元用于基于来自所述第二处理器单元的配置信息对点播源信息和/或直播源信息进行包括多码率转码及切片在内的处理，并将处理结果予以输出；所述第二处理器单元用于基于所述第一处理器单元所输出的信息及web技术来提供直播与点播服务，并提供人机交互界面供配置人员输入所述配置信息；由此来实现基于web的流媒体服务，满足直播与点播的业务需求；同时还能实现极低时延的云端转码。
【专利说明】基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器
【技术领域】
[0001]本发明涉及流媒体【技术领域】，特别是涉及一种基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器。
【背景技术】
[0002]在流媒体应用日益广泛的时代，流媒体传输技术发生了显著的分化:一方面以RTSP为代表的实时流传输技术正在越来越多地受到学术界和产业界的关注，另一方面以传统的HTTP承载的渐进流传输技术却仍旧得到了广泛的应用，并且一种基于HTTP的动态传输技术异军突起，并大有后来居上之势。流媒体技术的特点是多媒体数据以流的形式在基于IP协议的互联网中进行实时、连续的传播。客户端以边下载、边播放的方式，将缓冲区中已经收到的媒体数据进行播放。流媒体技术的发展依赖于宽带网络的普及和多媒体压缩技术的发展。流媒体协议是支撑流媒体业务运行的关键技术之一。
[0003]传统的流媒体协议主要有基于HTTP的渐进流下载和基于RTSP/RTP的实时流传输。HTTP渐进流下载方式，服务器部署简单且成本较低，因而目前仍在众多视频网站中被广泛应用。以RTSP/RTP为代表的实时流媒体协议，具有高度的交互性和对网络带宽的自适应性，一直是学术界和产业界研究的热点。ISMA规范同时支持这两种流媒体传输方式。近年来出现了一种介于渐进流和实时流传输之间的传输协议，即基于HTTP的动态流传输。它既能像实时流传输那样自适应于网络带宽的变化，又具有HTTP传输的优势，因此迅速得到广泛应用。
[0004]渐进流下载(progressive download),即在客户端通过HTTP协议，向web服务器请求下载媒体文件，在下载的同时进行播放的流媒体方式。目前主要的视频分享网站基本上都采用这种模式。支持渐进流下载的媒体文件格式具有下列特点:1)关于媒体数据格式(视频尺寸、压缩方式，音频采样率等)的信息出现在文件的起始部分，至少出现在所有音视频等媒体数据之前。这些信息对于音视频数据的解码是必要的。2)音频数据和视频数据应按照时间顺序交织存放，从而时间标记相同的音频片段和视频片段可以在彼此接近的时间里到达客户端，以便播放器以最小的缓冲和时延实现音视频数据的同步播放。3)关于媒体数据关键帧的时间-位置索引表，应出现在媒体数据之前。这些信息对于流媒体播放过程中的随机定位(SEEK)是必要的。ISMA2.0规范在ISMA1.0的基础上扩充了对渐进流下载方式的支持，规定以MP4做为媒体文件格式,并对它的封装方式做出了如下限制:l)moovbox应置于文件的开始，紧跟在ftyp box之后。2)媒体数据应全部自包含于本文件内容。3)媒体轨道应交织存放，典型的交织距离为I秒钟。
[0005]渐进流下载采用尽力而为的传输方式，只要传输速率高于客户端正常播放所消耗的比特率，就能保证客户端播放的流畅性。客户端主要依靠自己对文件的解析完成暂停、快进、定位等播放控制。即使播放器按了暂停键，HTTP链接仍然存在，数据流仍然可以传输，直到整个文件下载完毕或接收端缓冲写满为止。虽然这会造成带宽资源的浪费，但在网络情况差的情况下，却可以通过延长缓冲时间来达到流畅播放的目的[I]。此外，渐进流下载还具有如下优点:1)不需要安装专门的流媒体服务器，普通的Web服务器即可。2)完全基于HTTP协议，只需一个80端口，能够穿透绝大多数网关、防火墙、路由器。3)服务器集群部署简单，更易于实现负载均衡。4)尽力而为的传输方式符合互联网的特性。
[0006]实时流传输协议适用于视频会议、远程教育、可视电话等强实时性应用场景。目前应用比较广泛的实时流媒体协议包括实时流协议RTSP，实时传输协议RTP，实时传输控制协议RTCP，会话描述协议SDP等，它们是IETF为实时流传输定义的一组协议。RTSP协议位于RTP/RTCP等协议之上，负责在服务器与客户端之间建立会话和交互，RTP协议负责把来自于媒体文件或实时采集的数据打包成适合传输的数据包，RTCP协议负责把客户端收集到的网络状况反馈给服务器，以便后者及时调整发送策略。ISMA1.0规定使用MPEG-4标准作为媒体编码格式，使用RTP/RTCP协议作为媒体传输方式，使用RTSP协议作为媒体传输控制方式，使用SDP协议作为媒体的描述发布规范，使用MP4文件格式作为媒体的存储格式。ISMA2.0扩展了媒体编码格式，采用了 h.264视频压缩标准和HE-AAC的音频压缩标准。RTSP协议的结构类似于HTTP协议，但HTTP协议仅维持一次数据传输所需的连接，而RTSP始终保持客户端和服务器之间的连接，并具有可变化的状态，从而具有很强的交互性。它定义了DESCRIBE, SETUP, PLAY, PAUSE, TEARDOffN等命令来进行媒体控制，查询媒体的信息，建立数据通道，还支持对媒体进行暂停，快进，快退，定位等操作。这些都是通过客户端请求服务器来完成的。当客户端暂停播放时，发送PAUSE指令给服务器，服务器随之停止发送数据。这在视频会议等实时性要求强的场景中避免了带宽的浪费，但并不适用于视频点播等弱交互弱实时性的应用。
[0007]RTP传输过程中，发送端应尽量保持媒体流的发送速率恒定地等于接收端的播放速率，否则会造成数据的上溢或下溢，从而影响播放的流畅度。为了应对各种不同接收速率和运算能力的客户端，以及剧烈的带宽波动，发送端可以根据用户的连接速度及时调整发送速率。实时流媒体服务器的安装、配置和维护都相对复杂，并且RTSP/RTP包类型和端口可能被部分用户网络中的防火墙和NAT等封堵，导致无法使用。另外在网络比较差的情况下，RTSP往往不能保证视频的流畅播放。
[0008]近年来流媒体传输领域出现的一个明显现象是从RTSP/RTP等实时传输协议向HTTP传输的回归，这允许流媒体内容可以通过web服务器发布，并且能够轻松穿越大多数防火墙、代理服务器、路由器等网络设备。与传统的渐进流下载方式不同的是，这种新出现的HTTP流媒体系统采用多码率传输，允许客户端在播放过程中按照自身网络状况和解码能力随时改变传输码率。这种方式已经开始在主流视频分享网站得到应用。目前此类系统包括 Apple 的 Live Streaming, Microsoft 的 IIS Smooth streaming, Adobe 的 DynamicStreaming等,名称不一。
[0009]HTTP Live Streaming协议是Apple公司提出的一种基于HTTP的流媒体协议,它的基本原理是把一个大的媒体文件切割成一系列小的(建议播放时长为10秒钟左右)、时间连续的、可以独立播放的视频切片文件，按照MPEG-2传输流格式进行封装，以.ts做为后缀名；同时创建一个包含多个视频切片文件元数据的M3U格式的播放列表索引文件，后缀名.m3u8,它包含对所有视频切片文件的URL列表。客户端首先通过外部方法，如通过浏览器，获取M3U索引文件，然后根据索引文件的指示，依次请求所有切片文件的URL，并按顺序播放。M3U索引文件是一个纯文本文件，用来指示一个或多个视频切片文件的位置，客户端播放器据此进行流媒体的播放和定位。M3U文件同时可以对多个视频流进行索引，以支持同一内容的不同码率的视频流传输，可以适应不同的带宽、网络状况或者客户端设备。这种情况下，服务器为同一节目源准备多份以不同码率和质量编码的码流，为每个码流生成一个分索引文件，这些分索引文件都由同一个主索引文件指定。如果客户端设备的网络状况发生了改变，可以通过查找索引文件在不同码流之间进行动态切换。这是HTTP LiveStreaming协议与原始的渐进流下载方式根本不同的地方。
[0010]近年来各种以HTTP协议承载的流媒体技术越来越受到关注，其根本原因是现有的Internet本身的网络架构及其基础设施更适合HTTP文件传输。Internet上最大的业务量是基于web服务器的各类互联网站，各级运营商为了解决大规模用户并发访问这些网站所产生的大流量的问题，不断地投资用于升级服务器及其周边设备，如⑶N(内容分发网络)、web cache以及各种高速存储设备等。这产生的一个趋势是Internet从性能上对HTTP协议的支持越来越好。而采用HTTP协议传输的流媒体内容，形式上与存放在web服务器上的一个文件是相同的，很自然地从这一趋势中受益。相反地，RTSP/RTP等传统实时流媒体系统需要额外安装其专门的配套设施才能获得相同的性能。另外HTTP作为互联网上应用最广泛的通讯协议，各种防火墙、路由器、代理服务器等一般都不会对它进行阻挡。
【发明内容】
[0011 ] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器，以实现基于web技术的点播与直播服务。
[0012]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器，其至少包括:第一处理器单元及连接所述第一处理器单元的第二处理器单元；其中，所述第一处理器单元用于基于来自所述第二处理器单元的配置信息对点播源信息和/或直播源信息进行包括多码率转码及切片在内的处理，并将处理结果予以输出；第二处理器单元用于基于所述第一处理器单元所输出的信息及web技术来提供直播与点播服务，并提供人机交互界面供配置人员输入所述配置信息。
[0013]优选地，所述基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器还包括:连接所述第一处理器单元和第二处理器单元的网络存储设备，用于存储所述第一处理器单元获取的点播源信息、多码率转码后的信息及切片后的信息；更为优选地，所述网络存储设备设置在所述第一处理器单元及第二处理器单元本地。
[0014]优选地，所述基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器还包括:网络连接单元，所述第一处理器单元及第二处理器单元各自通过各自的网络接口连接所述网络连接单元。
[0015]优选地，所述第一处理器单元包括:微控制单元，用于基于所述配置信息对点播源信息和/或直播源信息的多码率转码及切片进行控制。
[0016]优选地，所述流媒体服务器设置在内容分发网络的边缘位置。
[0017]优选地，所述第一处理器单元以并行方式将同一信息源信息进行多码率转码。
[0018]如上所述，本发明的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器，具有以下有益效果:能够同时进行多路高清视频源的转码，进而使得转码时延极低，并能提供基于web的流媒体服务，满足直播与点播的业务需求。【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1显示为本发明的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器在网络中的部署示意图。
[0020]图2显示为本发明的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器一种优选示意图。
[0021]图3显示为本发明的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器另一种优选示意图。
[0022]图4显示为本发明的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器批量转码示意图。
[0023]图5显示为本发明的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器视频点播示意图。
[0024]图6显示为本发明的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器直播服务不意图。
[0025]元件标号说明
[0026]I 流媒体服务器
[0027]11 第一处理器单元
[0028]12 第二处理器单元
[0029]13 网络连接单元
[0030]14 网络存储设备
【具体实施方式】
[0031]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0032]请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0033]如图1所示，本发明提供一种基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器。所述流媒体服务器优选部署在内容分发系统(CDN)的边缘位置，从路由上看，更靠近用户终端，而远离中央服务器。通过类似于蜂窝状小区的配置部署，可以极大地减轻中央服务器的网络负载，起到负载均衡以及内容备份的双重作用。
[0034]如图2所示，本发明所述的流媒体服务器I至少包括:第一处理器单元11及第二处理器单元12。
[0035]所述第一处理器单元11用于基于来自所述第二处理器单元12的配置信息对点播源信息和/或直播源信息进行包括多码率转码及切片在内的处理，并将处理结果予以输出。
[0036]优选地，所述第一处理器单元11的硬件可包括:设置在ACTA架构的主板上的Tilera8036芯片，该Tilera8036芯片拥有独立的内存空间，并配置有网口，例如，XAUI接口等；所述第一处理器单元11的软件部分可包括:视频转码器、文件分割器、HTTP下载模块等，如图3所不:
[0037]I)视频转码器:以命令行方式运行，其首先对点播源信息或直播源信息进行解析，生成音频流和视频流，然后分别进行音频转码和视频转码，最后按照MP4文件格式进行打包输出，离线转码负责转码本地视频文件，生成不同规格的MP4文件。每一个视频转码器进程支持单路输入和多路输出，采用全解全编像素级的转码方式，首先对存储于本地的单个文件进行解码，然后对解码结果按照不同配置参数进行多路编码。这样，对于多路输出规格，只进行一次解码，节省了计算量负责把点播源信息和/或直播源信息转成多种规格的MP4文件，即:
[0038]-离线转码，转码本地视频文件，生成不同规格的MP4文件。
[0039]-实时转码，包括RTSP/RTP前端、转码和切片三部分，负责通过XAUI接口从直播源设备获取直播源信息，并转码该直播源信息，实时地生成、更新和删除M3U索引文件和MP4切片。
[0040]视频转码器的命令行格式为:
【权利要求】
1.一种基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器，其特征在于，所述基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器至少包括:第一处理器单元及连接所述第一处理器单元的第二处理器单元；其中， 所述第一处理器单元用于基于来自所述第二处理器单元的配置信息对点播源信息和/或直播源信息进行包括多码率转码及切片在内的处理，并将处理结果予以输出； 第二处理器单元用于基于所述第一处理器单元所输出的信息及web技术来提供直播与点播服务，并提供人机交互界面供配置人员输入所述配置信息。
2.根据权利要求1所述的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器，其特征在于还包括:连接所述第一处理器单元和第二处理器单元的网络存储设备，用于存储所述第一处理器单元获取的点播源信息、多码率转码后的信息及切片后的信息。
3.根据权利要求2所述的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器，其特征在于:所述网络存储设备设置在所述第一处理器单元及第二处理器单元本地。
4.根据权利要求2或3所述的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器，其特征在于:所述第一处理器单元和第二处理器单元通过各自的ΧΑΠ接口连接所述网络存储设备。
5.根据权利要求1所述的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器，其特征在于还包括:网络连接单元，所述第一处理器单元及第二处理器单元各自通过各自的网络接口连接所述网络连接单元。
6.根据权利要求1或5所述的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器，其特征在于:所述第一处理器单元包括:微控制单元，用于基于所述配置信息对点播源信息和/或直播源信息的多码率转码及切片进行控制。
7.根据权利要求1所述的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器，其特征在于:所述流媒体服务器设置在内容分发网络的边缘位置。
8.根据权利要求1所述的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器，其特征在于:所述第一处理器单元以并行方式将同一信息源信息进行多码率转码。
9.根据权利要求1所述的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器，其特征在于:所述第一处理器单元通过ΧΑΠ接口来获取点播源信息和/或直播源信息。
10.根据权利要求1所述的基于众核处理器且带多码率转码功能的流媒体服务器，其特征在于:所述第二处理器单元通过XAUI接口提供直播与点播服务。
【文档编号】H04N21/2343GK103957428SQ201410209039
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】张立军 申请人:中国科学院上海高等研究院