CN108600322B - 基于铁路视频技术规范的综合视频监控云服务***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于铁路视频技术规范的综合视频监控云服务***及方法，其特征在于，该云***包括核心层、区域层和接入层，其中，所述核心层包括核心节点，所述区域层和接入层均包括若干节点；每一所述节点均包括采集终端、接入服务器、分发服务器、存储服务器和管理服务器，所述管理服务器均包括主服务器和备服务器，所述采集终端、接入服务器、分发服务器和存储服务器均采用集群方式部署。本发明解决了升级扩容复杂的问题，由于采用了动态路由方式和集群部署方式，***扩容时不需要进行复杂的路由配置工作，只需要增加接入服务、分发服务或者存储服务的节点即可完成扩容，升级扩容工作大大简化。

Description

基于铁路视频技术规范的综合视频监控云服务***及方法

技术领域

本发明涉及一种基于铁路视频技术规范的综合视频监控云服务***及方法，属于网络通信、分布式***及视频监测监控技术领域。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，视频监控行业蓬勃发展，公路、铁路、机场、学校、医院、办公大楼甚至是家里随处可见摄像头和视频监控的影子，视频监测监控已经深入到人们的生活中。近年智慧城市概念提出并实施，对视频监测监控***提出了新的要求，监测监控***必然面临着升级和扩容，且目前我国已经开始进行高清摄像头的升级改造，然而传统的视频监控***是一个相对封闭、专用、监看为主的安防***，***的升级、扩充、扩容、资源整合难度大。现如今，云计算，云存储技术兴起，各行业开始将其引入自身的***，通过云计算及云存储技术来提高***的弹性和健壮性，实现了***能力动态调整和冗余备份等功能，并消除了***单节点故障，降低了***的升级维护成本，同时也降低了***对高性能硬件的依赖。

在铁路***中，监测监控***重要性不言而喻，当前我国铁路***的视频监测监控***同样面临扩容和升级问题，铁路***中的监测监控平台是比较传统和封闭的。为了实现我国铁路综合视频监控***平台化、统一化，铁总公司定制了《视频技术铁路标准V1.0》。标准中铁路综合视频监控***由视频节点、视频汇集点、视频采集点、承载网络和终端设备组成。其中，视频节点包括视频核心节点、视频区域节点、I类视频接入节点和II类视频接入节点，终端设备包括用户终端和管理终端，***结构及接口如图1所示。其中核心层只有一个核心节点，核心节点下属多个区域节点，每个区域节点可下属多个接入节点。核心节点可以向所有的下属区域节点请求监控数据和发起控制操作；区域节点可以向所有下属的线路节点请求监控数据和发起控制操作。上下级之间通过管理服务器和分发服务器(Vss)进行信令和数据的交互，数据请求流程如图2所示，其中resid是视频流的唯一id，sessionId是管理服务器与分发服务器(Vss)之间的会话id。客户端向管理服务器发出播放请求(发送resid来请求某路特定的视频)后，管理服务器将为本次请求生成sessionId，并将该resid和sessionid告知分发服务器(Vss)，请求其播放该路流。如果指定的resid在下级，那么管理服务器将会将请求发送给下级管理服务器，并将下级管理服务器返回的下级管理服务器生成的sessionid和分发服务器(Vss)的ip和端口告知本级的Vss，让其从下级分发服务器获取视频流，请求会一直向下发送直到找到指定resid的视频。图1中***总体结构分为核心层、区域层和接入层三个层次，每个层次上通常由采集设备，接入服务、分发服务、存储服务、管理服务和客户端几个部分组成，通过固定路由的方式建立各服务之间的上下级联关系，将视频推送到存储服务器或者用户终端，如图3所示。

在现有的技术方案中，每一路视频都有固定的路由，如图3中Camera1的视频路由为：Camera1→接入服务1→分发服务1→存储服务1。***需要在使用前正确配置路由，否则将无法正常观看和存储监控视频。由于各服务之间采用了固定路由的方式，现有的技术解决方案目前面临如下问题：

一是冗余备份能力较弱，未能实现接入服务，分发服务，存储服务节点的冗余备份功能，接入服务、分发服务或者存储节点故障将导致关联的视频中断，数据丢失。

二是升级扩容工作量大，配置繁琐(需要配置各服务之间的固定路由关系)，后续***变更同样需要较大工作量的配置修改。

三是没有负载均衡能力，不能充分利用节点的能力，存在有的节点空闲大，而有的节点比较忙碌的情况。

四是对硬件性能有较高的要求，不能充分利用已有服务器资产。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够提供比较完善冗余备份功能以及具有负载均衡能力的基于铁路视频技术规范的综合视频监控云服务***及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于铁路视频技术规范的综合视频监控云服务***，其特征在于，该云***包括核心层、区域层和接入层，其中，所述核心层包括核心节点，所述区域层和接入层均包括若干节点；每一所述节点均包括采集终端、接入服务器、分发服务器、存储服务器和管理服务器，所述管理服务器均包括主服务器和备服务器，所述采集终端、接入服务器、分发服务器和存储服务器均采用集群方式部署。

进一步地，每一所述节点的服务均注册在Zookeeper的目录树上，注册信息包括服务的ip端口和负载信息，目录树对于所有的节点都可见，每一所述节点的注册结构具体为：所述存储服务器包括存储服务器1、存储服务器2…，所述接入服务器包括接入服务器1、接入服务器2…，所述分发服务器包括分发服务器1、分发服务器2…，路由信息包括resld1、resld2…，路由关系根据各服务器的负载情况动态创建，创建成功后该路由信息将被登记到Zookeeper目录树上。

进一步地，动态路由创建的具体过程为：1)所述管理服务器接收视频播放请求，查找路由信息，如存在路由信息进入2)，如不存在路由信息进入3)；2)如果已创建相同视频的路由信息，则取得已有路由信息，打开相应所述接入服务器通道，打开所述分发服务器通道，将已有的路由信息返回给请求客户端，后续客户端分析路由信息，获取到所述分发服务器的ip和端口，并向该端口发送播放请求获取视频流；3)如果不存在路由信息，所述管理服务器获取负载最轻的所述接入服务器和分发服务器，获取成功则注册路由信息，注册完成路由返回路由信息，如果不能成功获取负载最轻的所述分发服务器和接入服务器则无法进行此次视频播放，结束请求。

进一步地，所述存储服务器冗余备份的过程为：所述管理服务器检测存储服务离线状态，判断是否存在存储服务离线，如果存在存储服务离线，所述管理服务获取负载轻的存储服务器，并将该存储服务器上的存储任务发送给新选的所述存储服务器完成存储，如果不存在存储服务离线，所述管理服务器继续监测存储服务离线的状态。

为实现上述目的，本发明还采取以下技术方案：一种基于铁路视频技术规范的综合视频监控方法，其特征在于包括以下内容：构建包括核心层、区域层和接入层三级架构，其中，核心层包括核心节点，区域层和接入层均包括若干节点；每一节点均包括采集终端、接入服务器、分发服务器、存储服务器和管理服务器，管理服务器包括主服务器和备服务器，采集终端、接入服务器、分发服务器和存储服务器均采用集群方式部署；每一节点的服务均注册在Zookeeper的目录树上，注册信息包括服务的ip、端口和负载信息；视频播放时，采集终端和接入服务器、分发服务器以及存储服务器之间路由关系根据各服务器的负载情况动态创建，创建成功后该路由信息将被登记到Zookeeper目录树上，再次请求相同的视频只需要从Zookeeper目录树获取“路由信息”节点查询获取路由信息即可；视频存储时，管理服务器检测存储服务器离线状态，是否存在存储服务离线，如果存在存储服务离线，管理服务器获取负载轻的存储服务器，并将存储任务发送给存储服务器完成存储，如果不存在存储服务离线，管理服务器继续监测存储服务离线的状态。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明提出了基于铁路视频技术规范和分布式框架zookeeper的综合视频云服务***，提供了比较完善冗余备份功能，彻底消除了单点故障，实现了管理服务器的1+1备份；接入服务器，分发服务器和存储服务器的N+M备份。2、本发明提供了负载均衡能力，通过优先选择负载轻的服务创建动态路由方式，确保了每个服务的负载相对比较均衡，不会出现部分服务非常繁忙，而部分服务非常空闲的情况。3、本发明通过集群部署和动态路由创建方式，简化了***的扩容工作，使扩容变得方便和简单，同样由于各服务采用集群部署，扩容简单，可以采用大量低性能的服务器甚至pc来提供服务。综上，本发明解决了升级扩容复杂的问题，由于采用了动态路由方式和集群部署方式，***扩容时不需要进行复杂的路由配置工作，只需要增加接入服务、分发服务或者存储服务的节点即可完成扩容，升级扩容工作大大简化。

附图说明

图1是现有***逻辑结构示意及接口图；

图2是现有***三级架构上级向下级发送播放请求流程；

图3是各服务之间的固定路由方式；

图4是本发明基于铁路视频技术规范和zookeeper的三级架构的综合视频监控云服务***；

图5是本发明单个节点内采集终端和各服务的部署方式；

图6是本发明***中各服务在Zookeeper上的注册结构；

图7是本发明动态路由创建流程示意图；

图8是本发明存储任务冗余备份流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图4和图5所示，本发明提供的综合视频监控云服务***是基于铁路视频技术规范和Zookeeper(ZooKeeper是一个开源的、高性能、可扩展的分布式应用程序协调服务，以Paxos算法为基础，实现同步服务、配置维护和命名服务等分布式应用)的三级架构进行构建，包括核心层、区域层和接入层，其中，核心层包括核心节点，区域层和接入层均包括若干节点，每一节点均包括采集终端、接入服务器、分发服务器、存储服务器和管理服务器。管理服务器包括主服务器和备服务器，采用1+1热备模式消除管理服务器的单点故障。采集终端、接入服务器、分发服务器和存储服务器均采用集群方式部署，其中，铁路视频技术规范支持最新版本的铁路视频通信协议。

在一个优选的实施例中，每一节点的服务均注册在Zookeeper的目录树上，注册信息包括服务的ip端口和负载信息，目录树对于所有的节点都是可见的，如图6所示，每一节点包括采集终端、存储服务器、接入服务器和分发服务器。注册结构具体为：路由信息包括resld1、resld2…，存储服务器包括存储服务器1、存储服务器2…，接入服务器包括接入服务器1、接入服务器2…，分发服务器包括分发服务器1、分发服务器2…。视频播放时，采集终端和接入服务器、分发服务器以及存储服务器之间没有固定的路由关系，路由关系根据各服务器的负载情况动态创建，创建成功后该路由信息将被登记到Zookeeper目录树上，再次请求相同的视频不需要再次创建路由，只需要从目录树上获取“路由信息”节点查询获取路由信息即可。

在一个优选的实施例中，如图7所示，动态路由创建的具体过程为：

1)管理服务器接收视频播放请求，查找路由信息，如存在路由信息进入2)，如不存在路由信息进入3)；

2)如果已创建相同视频的路由，则取得已有路由信息，打开相应接入服务器通道，打开分发服务器通道，将已有的路由信息返回给请求客户端，后续客户端分析路由信息，获取到分发服务器的ip和端口，并向该端口发送播放请求来获取视频流；

3)如果不存在路由信息，管理服务器获取负载最轻的接入服务器和分发服务器，获取成功则注册路由信息，并创建路由请求完成，返回路由信息，如果不能成功获取负载最轻的分发服务器和接入服务器则无法进行此次视频播放，结束请求。

上述过程解决了负载均衡的问题，视频播放请求产生后如果该路视频正在播放，那么直接获取路由并从路由描述的分发服务器上获取视频流，不增加接入服务器和采集终端的负载；如果该路视频没有被播放，将选取负载最轻的接入服务器和分发服务器提供流服务，从而达到了负载均衡的目的。同时，上述过程也解决冗余备份的问题，其中，管理服务器采用了1+1备份模式，分发、接入和存储服务器采用了N+M备份方式。针对实时流部分，如果接入服务器或者分发服务器掉线(掉线后路由信息将由zookeeper机制自动删除)，那么客户端会重新发送视频播放请求，动态路由创建流程将会重新被执行，最终新的路由将被创建，从而达到实时流服务冗余备份功能。

在一个优选的实施例中，如图8所示，存储服务器冗余备份的过程为：管理服务器检测存储服务离线状态，判断是否存在存储服务离线，如果存在存储服务离线，管理服务获取负载轻的存储服务器，并将该存储服务器上的存储任务发送给新选的存储服务器完成存储，如果不存在存储服务离线，管理服务继续监测存储服务离线的状态。

本发明还提供基于铁路视频技术规范的综合视频监控方法，具体过程为：

1、基于铁路视频技术规范和Zookeeper构建包括核心层、区域层和接入层三级架构，其中，核心层包括核心节点，区域层和接入层均包括若干节点；每一节点均包括采集终端、接入服务器、分发服务器、存储服务器和管理服务器，管理服务器采用1+1热备模式包括主服务器和备服务器，采集终端、接入服务器、分发服务器和存储服务器均采用集群方式部署；

2、每一节点的服务均注册在Zookeeper的目录树上，注册信息包括服务的ip、端口和负载信息；

3、视频播放时，采集终端和接入服务器、分发服务器以及存储服务器之间路由关系根据各服务器的负载情况动态创建，创建成功后该路由信息将被登记到Zookeeper目录树上，再次请求相同的视频不需要再次创建路由，只需要从目录树上获取“路由信息”节点查询获取路由信息即可；

4、视频存储时，管理服务器检测存储服务器离线状态，是否存在存储服务离线，如果存在存储服务离线，管理服务获取负载轻的存储服务器，并将存储任务发送给存储服务器完成存储，如果不存在存储服务离线，管理服务器继续监测存储服务离线的状态。

另外，所描述***和方法以及不同实施例的示意图，在不超出本申请的范围内，可以与其它***，模块，技术或方法结合或集成。以上所述仅是本发明的具体实施方式，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。

Claims (5)

1.一种基于铁路视频技术规范的综合视频监控云服务***，其特征在于，云服务***包括核心层、区域层和接入层，其中，所述核心层包括核心节点，所述区域层和接入层均包括若干节点；每一所述节点均包括采集终端、接入服务器、分发服务器、存储服务器和管理服务器，所述管理服务器均包括主服务器和备服务器，所述采集终端、接入服务器、分发服务器和存储服务器均采用集群方式部署；

每一所述节点的服务器均注册在Zookeeper的目录树上，注册信息包括服务的ip端口和负载信息，目录树对于所有的节点都可见，每一所述节点的注册结构具体为：所述存储服务器包括存储服务器1、存储服务器2…，所述接入服务器包括接入服务器1、接入服务器2…，所述分发服务器包括分发服务器1、分发服务器2…，路由信息包括resld1、resld2…，路由关系根据各服务器的负载情况动态创建，创建成功后该路由信息将被登记到Zookeeper目录树上。

2.根据权利要求1所述的综合视频监控云服务***，其特征在于，动态路由创建的具体过程为：

1)所述管理服务器接收视频播放请求，查找路由信息，如存在路由信息进入2)，如不存在路由信息进入3)；

2)如果已创建相同视频的路由信息，则取得已有路由信息，打开相应所述接入服务器通道，打开所述分发服务器通道，将已有的路由信息返回给请求客户端，后续客户端分析路由信息，获取到所述分发服务器的ip和端口，并向该端口发送播放请求获取视频流；

3)如果不存在路由信息，所述管理服务器获取负载最轻的所述接入服务器和分发服务器，获取成功则注册路由信息，注册完成路由返回路由信息，如果不能成功获取负载最轻的所述分发服务器和接入服务器则无法进行此次视频播放，结束请求。

3.根据权利要求1所述的综合视频监控云服务***，其特征在于，所述存储服务器冗余备份的过程为：所述管理服务器检测存储服务离线状态，判断是否存在存储服务离线，如果存在存储服务离线，所述管理服务器获取负载轻的存储服务器，并将该存储服务器上的存储任务发送给新选的所述存储服务器完成存储，如果不存在存储服务离线，所述管理服务器继续监测存储服务离线的状态。

4.一种基于铁路视频技术规范的综合视频监控方法，其特征在于包括以下内容：

构建包括核心层、区域层和接入层三级架构，其中，核心层包括核心节点，区域层和接入层均包括若干节点；每一节点均包括采集终端、接入服务器、分发服务器、存储服务器和管理服务器，管理服务器包括主服务器和备服务器，采集终端、接入服务器、分发服务器和存储服务器均采用集群方式部署；

每一节点的服务均注册在Zookeeper的目录树上，注册信息包括服务的ip、端口和负载信息；

视频播放时，采集终端和接入服务器、分发服务器以及存储服务器之间路由关系根据各服务器的负载情况动态创建，创建成功后的路由信息将被登记到Zookeeper目录树上，再次请求相同的视频只需要从Zookeeper目录树获取“路由信息”节点查询获取路由信息即可；

视频存储时，管理服务器检测存储服务器离线状态，是否存在存储服务离线，如果存在存储服务离线，管理服务器获取负载轻的存储服务器，并将存储任务发送给存储服务器完成存储，如果不存在存储服务离线，管理服务器继续监测存储服务离线的状态。

5.根据权利要求4所述的综合视频监控方法，其特征在于，动态路由创建的具体过程为：

1)管理服务器接收视频播放请求，查找路由信息，如存在路由信息进入2)，如不存在路由信息进入3)；

2)如果已创建相同视频的路由信息，则取得已有路由信息，打开相应接入服务器通道，打开分发服务器通道，将已有的路由信息返回给请求客户端，后续客户端分析路由信息，获取到所述分发服务器的ip和端口，并向该端口发送播放请求获取视频流；

3)如果不存在路由信息，管理服务器获取负载最轻的接入服务器和分发服务器，获取成功则注册路由信息，注册完成路由返回路由信息，如果不能成功获取负载最轻的分发服务器和接入服务器则无法进行此次视频播放，结束请求。

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