视频监控系统分布式服务器集群的研究与设计

摘要

随着社会与经济的稳步发展，安全防范越来越受到国家和人民的重视，视频监控作为安防的重要手段，目前被广泛运用在交通、金融、公安、医疗等多个领域。近年来，视频监控系统的覆盖规模不断增长，高清视频逐渐普及，处理业务日趋复杂，传统的单一服务器架构已经无法满足系统发展的需要。因此本文引入了服务器集群技术，提出中心信令控制服务器和流媒体服务器同时以集群的形式对外提供服务，建立一种分布式服务器集群架构，这对提升视频监控系统的服务质量和整体性能有着重要的研究意义和工程价值。
　　负载均衡算法是影响集群性能的关键。本文在研究了经典的负载均衡算法基础上，结合视频监控系统的特点，分别为中心信令控制服务器集群和流媒体服务器集群设计了不同的负载均衡算法。通过均衡算法对任务进行分配，使整个分布式服务器集群协同工作，不仅能够解决传统视频监控系统架构存在的服务器性能瓶颈问题，还能够增强系统整体的可用性、可靠性和扩展性。本文的主要工作和成果如下：
　　1．对中心信令控制服务器集群的负载均衡策略研究。针对视频监控系统中SIP终端周期性地发送心跳信息这一特点，明确了利用心跳包携带负载信息的动态负载均衡策略，并通过改进平滑系数的指数平滑预测模型弥补策略的延时缺陷，提出了一种基于动态指数平滑预测的负载均衡算法。
　　2．对流媒体服务器集群的负载均衡策略研究。针对中心信令控制服务器与流媒体服务器的连接特点，综合考虑流媒体服务器自身的功能要求，提出了一种基于一致性哈希的负载均衡算法，并通过对虚拟节点个数的改进策略提升了算法的均衡效果。
　　3．根据视频监控系统的需求，对分布式服务器集群中的主要功能模块进行了设计和实现，并对系统进行了功能测试和性能测试。

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第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要内容及组织结构

第2章 协议分析与关键技术概述

2.1 会话初始协议

2.2 流媒体传输协议

2.3 集群及其负载均衡技术

2.4 中间件网络通信引擎

2.5 本章小结

第3章 集群负载均衡算法

3.1 基于动态指数平滑预测的负载均衡算法

3.2 基于一致性哈希的的负载均衡算法

3.3 本章小结

第4章 分布式服务器集群架构设计

4.1 系统总体架构

4.2 分发器详细设计

4.3 中心信令控制服务器详细设计

4.4 流媒体服务器详细设计

4.5 本章小结

第5章 分布式服务器集群架构实现

5.1 分发器具体实现

5.2 中心信令控制服务器具体实现

5.3 流媒体服务器具体实现

5.4 系统测试与结果分析

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结 论

6.2 展 望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果