CN101137027A - 一种媒体分片存储的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种媒体分片存储的方法，该方法包括：步骤1：将媒体文件分割为多个片断，并将每一片断生成一个固定大小的分片，其中每一分片至少包括一片头和一数据区；上述片头至少包括该分片的分片号、该分片对应的媒体标识；上述数据区用于按照时间戳顺序存放该分片对应的片断的音视频帧；步骤2：将步骤1生成的多个分片均匀存储在多个媒体单元内并生成存储记录。本发明主要应用于集群VOD***中，能够提高存储效率、节省繁琐的负载均衡算法、提高了***的可扩展性。

Description

一种媒体分片存储的方法
技术领域
本发明涉及网络电视(Television over Internet Protocol，简称IPTV)、分布式流媒体领域，特别涉及一种视频点播(Video On Demand，以下简称VOD)***中的媒体分片存储的方法。
背景技术
集群VOD***结构如图1所示，由一个控制单元和多个存储的媒体单元组成。控制单元用于处理用户请求和管理媒体文件在媒体单元的存储，媒体单元用于存储媒体内容和提供媒体数据服务。客户端通过网络与***的控制单元和媒体单元连接。
在集群分布式的VOD***中，媒体存储容量和集群负载均衡问题一直是研究重点。在已有的研究中，针对媒体存储问题，主要有整文件存储和粗粒度分片存储两种技术。这两种技术都要求对访问频繁的热门节目或节目片断进行多拷贝存储，这样不但增加了存储开销，而且负载均衡算法复杂，最终会导致***的成本增加。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的是提出一种媒体分片存储的方法，以提高集群VOD***存储效率，解决***的负载均衡问题和***扩展性问题。
为实现上述目的，本发明提出一种媒体分片存储的方法，包括：
步骤1：将媒体文件分割为多个片断，并将每一片断生成一个固定大小的分片，其中每一分片至少包括一片头和一数据区；上述片头至少包括该分片的分片号、该分片对应的媒体标识；上述数据区用于按照时间戳顺序存放该分片对应的片断的音视频帧；
步骤2：将步骤1生成的多个分片均匀存储在多个媒体单元内并生成存储记录。
采用上述方案，只要分片足够小，例如为64KB大小，当码流为2Mbps时，每一分片的大小相当于0.25秒的播放长度，可以认为每个用户的服务都是由所有媒体单元共同提供服务，因此也就解决了热门媒体服务能力不够的“热点问题”。同时采用上述方案，每个媒体文件只需存储一个拷贝，提高了存储效率。一个媒体的分片被均匀的存储在多个媒体单元中，可以认为达到了自然的负载均衡，实现了媒体分片单拷贝存储，节省了繁琐的负载均衡算法，同时提高了***的可扩展性。采用上述技术方案，***可以提供基本的播放、暂停、恢复功能。
作为优选，本实施例中的步骤2可以包括：
步骤201：将该媒体的分片号为k×N+r的分片存储在第r个媒体单元内，其中N为参与存储的媒体单元总数，k和r为正整数，存储方式具体如图3所示，图中C(i，j)为媒体i的第j个分片，不足部分以填充块进行填充；
步骤202：根据步骤201的存储过程生成存储记录，上述存储记录包括每一分片对应的媒体单元。
这样可以将分片通过简单的方法均匀存储在多个媒体单元内，不增加***负载。
作为优选，每一分片的片头还包括多个帧描述项，其中每一帧描述项对应数据区内一个音视频帧，每一帧描述项中至少包括该音视频帧对应的关键帧编号。当生成分片时，若一音视频帧的类型为关键帧，则其关键帧编号即为其本身的编号，若该音视频帧的类型为非关键帧，则其关键帧编号即为当前关键帧编号。这样***可以为用户提供快进和快退功能，使集群VOD***的功能更为强大，便于用户使用。
作为优选，本发明提出的媒体分片存储的方法还包括：
根据每一分片片头帧描述项中的关键帧编号生成关键视频帧索引信息表，上述关键视频帧索引信息表是以关键帧编号为关键字，并包括每一关键帧编号对应的分片号及该分片内帧序号信息。这样能够使用户在进行快进或快退操作时，***根据生成的关键视频帧索引信息表查找到快进或快退后的关键帧所在的准确分片，并快速进行播放，提高***的可用性。
作为优选，本发明提出的媒体分片存储的方法还包括：
将上述步骤2生成的存储记录和上述关键视频帧索引信息表存储到控制单元。这样可以使控制单元能够快速的进行查询，提高***的响应速度。
作为优选，每一分片的片头还包括：该分片数据区内音视频帧的帧数和关键帧数。这样可以为***提供更详细的分片信息，便于***控制。
作为优选，每一帧描述项中还包括：该音视频帧的帧类型、帧长度、保留字。这样能够为***提供媒体的每一音视频帧的详细信息，并预留了保留字段以备以后升级。
本发明提出的媒体分片存储的方法与现有技术相比，将媒体分段后生成分片，并将分片均匀分布存储在多个媒体单元中，每个媒体文件只需存储一个拷贝，这样提高了存储效率。由于该媒体被分片并均匀存储在多个媒体单元中，用户请求该媒体时，媒体分发负载在各媒体单元中就自然均衡了，节省了繁琐的负载均衡算法，提高了***的效率。采用本发明提出的技术方案，只需通过增加媒体单元数量可平滑扩展***处理能力，也提高了***的可扩展性。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
附图说明
图1为现有集群VOD***逻辑框图；
图2为本发明提出的媒体分片存储的方法中分片的封装格式示意图；
图3为本发明提出的媒体分片存储的方法中媒体分片交错存储的示意图；
图4为本发明提出的媒体分片存储的方法中用户请求一媒体文件时***服务示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明提出的媒体分片存储的方法优选实施例为：
(I)将媒体文件分割为多个片断，并将每一片断生成一个固定大小的分片，该分片应大于最大视频帧的大小加上片头开销字节及保留字节，在本优选实施例中为64KB。每一分片的结构如图2所示，其中每一分片至少包括一片头和一数据区；上述数据区用于按照时间戳顺序存放该分片对应的片断的音视频帧；上述片头至少包括该分片的分片号、该分片对应的媒体标识，还可以包括该分片数据区内音视频帧的帧数和关键帧数；每一分片的片头还可以包括多个帧描述项，其中每一帧描述项对应数据区内一个音视频帧，每一帧描述项中至少包括该音视频帧对应的关键帧编号；当生成分片时，若一音视频帧的类型为关键帧，则其关键帧编号即为其本身的编号，若该音视频帧的类型为非关键帧，则其关键帧编号即为当前关键帧编号；每一帧描述项中还可以包括：该音视频帧的帧类型、帧长度、保留字；
(II)将该媒体的分片号为k×N+r的分片存储在第r个媒体单元内，其中N为参与存储的媒体单元总数，k和r为正整数，存储方式具体如图3所示，图中C(i，j)为媒体i的第j个分片，不足部分以填充块(Pad)进行填充；
(III)根据步骤(II)的存储过程生成存储记录，所述存储记录包括每一分片对应的媒体单元，并以分片号排序；
(IV)根据每一分片片头帧描述项中的关键帧编号生成关键视频帧索引信息表，所述关键视频帧索引信息表是以关键帧编号为关键字，并包括每一关键帧编号对应的分片号及该分片内帧序号信息；
(V)将步骤(III)生成的存储信息和步骤(IV)生成的关键视频帧索引信息表存储到控制单元。
如果将每一分片的大小设定为64KB大小，当码流为2Mbps时，每一分片的大小相当于0.25秒的播放长度，这样每个媒体文件由于一个媒体的分片被均匀的存储在多个媒体单元中，可以认为达到了自然的负载均衡，实现了媒体分片单拷贝存储，提高了存储效率，节省了繁琐的负载均衡算法，同时提高了***的可扩展性。
使用本发明优选实施例提出的集群VOD***时，当用户选择某一媒体并播放该媒体时，控制单元根据该媒体对应的存储记录，如图4所示按分片的序号分别向媒体单元1、媒体单元2......媒体单元N请求该媒体的分片进行正常播出。由于媒体分片是均匀分布在多个媒体单元中，这样在播放时自然就形成了负载均衡。
当用户利用盒式录放象机(Video Cassette Recorder，简称VCR)进行包括暂停、恢复、快进、快退这四种操作时，工作流程为：
当用户选择暂停时，客户端停止向控制单元请求数据，即可实现；
当用户选择恢复播放时，从暂停时正在播放的分片的下一分片按照分片的序号开始向媒体单元请求分片即可实现；
当用户选择快进或快退时，首先按照快进和快退的速度计算出下一关键帧的编号，通过查找关键视频帧索引信息表，获得该关键帧所在的分片号，根据分片号向存储记录中相应的媒体单元请求分片即可实现。
其中，分片封装数据的结构可以为：
分片头
数据区
分片片头封装结构可以为：
分片号
媒体标识
帧个数
关键帧数
帧描述项，项数可变
帧描述项封装结构可以为：
普通视频帧，1：关键视频帧，2：音频帧，其他：保留
帧长度
关键帧编号，普通视频帧和音频帧填写当前关键帧号
时间戳
保留字
关键视频帧索引信息表结构可以为：
媒体标识
分片数量
关键帧数量
SDP信息
关键帧索引条目，数量可变
其中每个关键帧索引的数据结构可以为：
关键帧编号
所在分片号
分片内帧序号，从0开始
保留字段
其中存储信息的数据结构可以为：
媒体标识
参与存储的媒体单元数
总分片数
媒体单元的IP地址列表，长度由bMstuCount确定
当然，本发明还可有其他实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种媒体分片存储的方法，包括：
步骤1：将媒体文件分割为多个片断，并将每一片断生成一个固定大小的分片，其中每一分片至少包括一片头和一数据区；上述片头至少包括该分片的分片号、该分片对应的媒体标识；上述数据区用于按照时间戳顺序存放该分片对应的片断的音视频帧；
步骤2：将上述步骤1生成的多个分片均匀存储在多个媒体单元内并生成存储记录。
2.根据权利要求1所述的一种媒体分片存储的方法，其特征在于，上述步骤2包括：
步骤201：将该媒体的分片号为k×N+r的分片存储在第r个媒体单元内，其中N为参与存储的媒体单元总数，k和r为正整数；
步骤202：根据上述步骤201存储的信息，生成存储记录，上述存储记录包括每一分片对应的媒体单元。
3.根据权利要求1或2所述的一种媒体分片存储的方法，其特征在于，上述每一分片的片头还包括多个帧描述项，其中每一帧描述项对应数据区内一个音视频帧，每一帧描述项中至少包括该音视频帧对应的关键帧编号。
4.根据权利要求3所述的一种媒体分片存储的方法，其特征在于，该方法还包括：
根据每一分片片头帧描述项中的关键帧编号生成关键视频帧索引信息表，上述关键视频帧索引信息表是以关键帧编号为关键字，并包括每一关键帧编号对应的分片号及该分片内帧序号信息。
5.根据权利要求4所述的一种媒体分片存储的方法，其特征在于，还包括：
将上述步骤2生成的存储记录和上述关键视频帧索引信息表存储到控制单元。
6.根据权利要求5所述的一种媒体分片存储的方法，其特征在于，每一分片的片头还包括：该分片数据区内音视频帧的帧数和关键帧数。
7.根据权利要求6所述的一种媒体分片存储的方法，其特征在于，每一帧描述项中还包括：该音视频帧的帧类型、帧长度、保留字。
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