一种数据同步方法及流媒体发布源端、接收端和后台服务器

摘要

本发明公开了一种数据同步方法，应用于P2P网络中流媒体接收端的数据同步。包括：流媒体发布源端将待发布的流媒体节目数据分割成数据片，将数据片时长信息、本地内存中存储的数据片数量信息和当前正在产生的数据片对应片号信息通知给网络中的后台服务器；流媒体接收端登录后台服务器时，从后台服务器获取所述时长信息、数据片数量信息以及片号信息，初始化本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息；并在播放过程中周期获取发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，当判断出本地内存中当前保存的数据片信息与发布源端内存中当前保存的数据片信息存在差异时，更新本地内存中保存的数据片信息，实现数据同步。

说明书

技术领域

本发明涉及P2P(Peer To Peer)网络，尤其涉及P2P网络中流媒体接收端的数据同步方法及其相应的流媒体发布源端、流媒体接收端和P2P网络中的后台服务器。

背景技术

现有技术中，提供了一种P2P网络架构，其实体及相互连接示意图如图1所示，包括：

发布源端(发布源节点)：发布流媒体节目的特殊网络节点，具有数据采集、数据压缩能力，连接到代理服务器(Proxy Server)上。

服务器群：包括多个后台服务器，与代理服务器进行信令交互，具有节目发布管理，节目查询，普通节点查询功能；并存储代理服务器转发的发布源节点信息和超级节点信息；其中还包括接入服务器，用于接受普通节点的接入请求，根据普通节点的网络信息(包括地址信息以及端口号信息等)和后台各服务器的实际运行情况，选择一个或多个后台服务器与该发起接入请求的普通节点连接。

普通节点(Peer)：具有流媒体数据播放、数据解码能力，能从与之相连接的其他普通节点或超级节点获取到自己需要的流媒体数据。

超级节点(Super Peer，SP)：一般连接在代理服务器上，并能从发布源节点处同时下载多路流媒体数据为普通节点服务。

代理服务器：接受发布源节点和超级节点的登录，并将登录的发布源节点信息和超级节点信息转发给所有后台服务器。

采用上述P2P网络架构传送流媒体节目时，每一个普通节点(即流媒体接收端)通过其连接的后台服务器发起流媒体节目点播请求并获取种子信息；所获得的种子信息中，包括超级节点种子信息和连接到同一个后台服务器的其它普通节点种子信息，并通过各种子获取到所点播节目的流媒体数据。

在P2P网络中，各节点通过相互交换自己所获得的种子信息，可以解决海量用户流畅观看流媒体节目的问题；在解决了这个最重要的问题之后，海量用户观看的内容是否同步也是衡量一个系统是否完善的重要因素。现有技术中，还没有提供一种有效的方法来实现P2P网络中各流媒体接收端的数据同步。

发明内容

本发明提供一种数据同步方法及其相应的流媒体发布源端、流媒体接收端和后台服务器，用以解决现有技术在P2P网络中，不能实现流媒体接收端数据同步的问题。

本发明方法包括：

流媒体发布源端将待发布的流媒体节目数据按照设定的数据片时长分割成数据片，并对分割出的数据片按序编号，保存到本地内存中，在流媒体节目发布过程中，按序取出内存中保存的数据片打包后发送给流媒体接收端；

所述发布源端还将数据片时长信息、本地内存中存储的数据片数量信息和当前正在产生的数据片对应片号信息通知给网络中的后台服务器；

当流媒体接收端登录后台服务器时，从后台服务器获取所述数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息以及发布源端当前正在产生的数据片片号信息，初始化本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息；

所述流媒体接收端在节目播放过程中，按照本地系统时钟变换本地内存中保存的数据片信息；并周期向所述后台服务器获取发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，确定出发布源端内存中当前保存的数据片信息；当判断出本地内存中当前保存的数据片信息与发布源端内存中当前保存的数据片信息存在差异时，更新本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息。

根据本发明的上述方法，所述发布源端在准备发布流媒体节目前将所述数据片时长信息、本地内存中存储的数据片数量信息和当前正在产生的数据片对应片号信息通知给网络中的后台服务器；

所述后台服务器存储所述数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息和发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，并根据本地系统时钟和数据片时长信息定时刷新本地存储的所述发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息；

当流媒体接收端登录后台服务器时，所述后台服务器将本地保存的所述数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量以及定时刷新后的数据片对应片号信息返回给该发起登录请求的流媒体接收端。

根据本发明的上述方法，所述发布源端在流媒体节目发布过程中还周期向所述后台服务器通知其当前正在产生的数据片对应片号信息；所述后台服务器周期更新本地存储的数据片对应片号信息。

所述发布源端在流媒体节目发布过程中通过心跳消息周期向所述后台服务器通知其当前正在产生的数据片对应片号信息。

根据本发明的上述方法，所述流媒体接收端在节目播放过程中，通过心跳消息周期向所述后台服务器获取所述发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息。

当流媒体接收端判断出本地内存中当前保存的数据片信息与发布源端内存中当前保存的数据片信息的差异率大于等于设定的阈值时，更新本地内存中当前保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据信息；当差异率小于设定的阈值时，维持本地内存中当前保存的数据片信息不变。

所述数据片时长至少大于一个视频帧所占时长。

本发明提供一种流媒体发布源端，包括第一输入/输出接口模块、流媒体数据接收/发送模块，还包括：流媒体数据处理模块和第一参数传递模块；

所述流媒体数据处理模块，将所述流媒体数据接收/发送模块通过所述第一输入/输出接口模块接收的流媒体节目数据按照设定的数据片时长分割成数据片，并对分割出的数据片按序编号，保存到本地内存中；由所述流媒体数据接收/发送模块按序取出内存中保存的数据片打包后通过所述第一输入/输出接口模块发送给流媒体接收端；

所述第一参数传递模块，从所述流媒体数据处理模块获取数据片时长信息、存储到内存中的数据片数量信息和流媒体数据处理模块当前正在产生的数据片对应片号信息，通过所述第一输入/输出接口模块通知给P2P网络中的后台服务器。

本发明还提供一种P2P网络后台服务器，包括：第二输入/输出接口模块、登录管理模块，还包括：参数存储/更新模块和第二参数传递模块；

所述参数存储/更新模块通过所述第二输入/输出接口模块接收并存储流媒体发布源端发送的数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息和发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息；并根据本地系统时钟和数据片时长信息定时刷新本地存储的所述数据片对应片号信息；

所述第二参数传递模块，用于当所述登录管理模块通过所述第二输入/输出接口模块接收到流媒体接收端的登录请求后，获取所述参数存储/更新模块中存储的数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息和发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，并通过所述第二输入/输出接口模块返回给发起登录请求的流媒体接收端；且当所述第二输入/输出接口模块接收到流媒体接收端周期发送的、请求获取发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息时，从所述参数存储/更新模块中获取存储的发布源当前正在产生的数据片对应片号信息，通过所述第二输入/输出接口模块返回给发起获取请求的流媒体接收端。

本发明再提供一种流媒体接收端，包括：第三输入/输出接口模块、登录模块、流媒体播放模块，还包括：参数获取模块和内存数据更新模块；

所述参数获取模块，用于当所述登录模块通过所述第三输入/输出接口模块登录后台服务器后，通过所述第三输入/输出接口模块获取后台服务器保存的数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息以及发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息；并通过所述第三输入/输出接口模块周期向所述后台服务器发送获取发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息请求，周期获取发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息；

所述内存数据更新模块，用于当所述登录模块登录后台服务器时，根据所述参数获取模块获取到的数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息以及发布源端正在产生的数据片对应片号信息，初始化本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息，并按照本地系统时钟变换本地内存中保存的数据片信息；并根据所述参数获取模块周期获取的发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，确定出发布源端内存中当前保存的数据片信息；当判断出本地内存中当前保存的数据片信息与发布源端内存中当前保存的数据片信息存在差异时，更新本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息。

本发明有益效果如下：

(1)在本发明方法中，流媒体发布源端将待发布的流媒体节目数据按照设定的数据片时长分割成数据片，并对分割出的数据片按序编号，保存到本地内存中，在流媒体节目发布过程中，按序取出内存中保存的数据片打包后发送给流媒体接收端；发布源端还将数据片时长信息、本地内存中存储的数据片数量信息和当前正在产生的数据片对应片号信息通知给网络中的后台服务器；当流媒体接收端登录后台服务器时，从后台服务器获取数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息以及发布源端当前正在产生的数据片片号信息，初始化本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息；这样，在流媒体接收端登录后台服务器时刻，即保证了与发布源端的数据同步。由于每个流媒体接收端的本地系统时钟都有可能不够准确，无法做到与发布源端的系统时钟完全同步，而流媒体接收端在播放节目的过程中，是按照本地系统时钟来变换本地内存中保存的数据片信息的，因此，有可能经过一段时间以后，每个流媒体接收端本地内存中保存的数据片信息与发布源端内存中当前保存的数据片信息存在差异，使得各流媒体接收端播放的节目不同步；为解决这一问题，本发明采取由流媒体接收端周期向后台服务器获取发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，周期确定出发布源端内存中当前保存的数据片信息；当判断出流媒体接收端本地内存中当前保存的数据片信息与发布源端内存中当前保存的数据片信息存在差异时，更新本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息，从而实现数据同步。

(2)在本发明上述方法中，发布源端将数据片时长信息、发布源内存中存储的数据片数量信息和发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息通知给网络中的后台服务器；由于网络中的后台服务器不止一个(当网络用户很多时，需要多个服务器)，各服务器的系统时钟也有可能产生偏差，为此，本发明还通过发布源端向各后台服务器周期发送心跳消息，统一更新各后台服务器中存储的发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，进一步使得连接到不同后台服务器的流媒体接收端之间也能保证其接收数据同步。

附图说明

图1为现有技术中的P2P网络架构示意图；

图2为本发明流媒体接收端数据同步方法流程图；

图3为本发明方法中流媒体发布源端将待发布的流媒体数据分割成数据片示意图；

图4为本发明方法中流媒体接收端登录时初始化本地内存数据片示意图；

图5为根据图4流媒体接收端本地内存中存储的数据片根据本地系统时钟进行变换的示意图；

图6为本发明提供的流媒体发布源端结构示意图；

图7为本发明提供的P2P后台服务器结构示意图；

图8为本发明提供的流媒体接收端结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种P2P网络中流媒体接收端的数据同步方法，其基本实现方法包括：

1)流媒体发布源端对流媒体数据进行数据片分割，并将数据片时长信息、本地内存中存储的数据片数量信息和当前正在产生的数据片对应片号信息通知给网络中的后台服务器；

2)流媒体接收端登录后台服务器，获取上述时长信息、数据片数量信息和发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，确定出发布源端内存中当前保存的数据片信息，初始化本地内存的数据片信息；

3)流媒体接收端在流媒体节目播放过程中周期向后台服务器获取发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，确定出发布源端内存中当前保存的数据片信息；当判断出本地内存中当前保存的数据片信息与发布源端内存中当前保存的数据片信息存在差异时，更新本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息，使得流媒体接收端保存的数据片信息和发布源端保存的数据片信息一致，从而实现数据同步。

下面结合附图，对本发明方法加以详细描述。

参见图2，本发明提供的实现流媒体接收端数据同步方法，包括如下步骤：

步骤S101、流媒体发布源端将待发布的流媒体节目数据按照设定的数据片时长分割成数据片，并对分割出的数据片按序编号，保存到本地内存中，在流媒体节目发布过程中，按序取出内存中保存的数据片打包后发送给流媒体接收端。

发布源端分割出的数据片示意图如图3所示，图中0，1，2表示产生出的数据片对应的片号，T为设定的数据片时长，T一般大于一个视频帧所占时长，例如：T等于1秒或300毫秒等；图3中T，2T，3T，......，(N+1)T表示数据片对应的系统时钟，在发布源端的内存中保持固定个数的数据片L，例如L的取值为30，60，100，120等。

步骤S102、发布源端将数据片时长信息T、本地内存中存储的数据片数量信息L和当前正在产生的数据片对应片号信息S通知给网络中的后台服务器。

在该步骤S102中，可以采取如下两种通知方式：

通知方式一：发布源端在准备发布流媒体节目前将数据片时长信息、本地内存中存储的数据片数量信息和当前正在产生的数据片对应片号信息通知给网络中的后台服务器；之后不再通知其当前正在产生的数据片对应片号信息；

通知方式二：发布源端在流媒体节目发布过程中还周期向各后台服务器通知其当前正在产生的数据片对应片号信息。

步骤S103、后台服务器存储通知的数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息和发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息。其中，数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息在发布源端发布的一个流媒体节目中不会发生改变，而发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息是一个动态变化的参数。

在该步骤S103中，根据步骤S102中发布源端所采取的不同通知方式，有如下两种相应的更新发布源当前正在产生的数据片对应片号信息的更新方式：

更新方式一：后台服务器根据本地系统时钟和数据片时长信息，定时刷新发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息；即每过一个时长T，将本地存储的发布源端当前正在产生的数据片对应片号加“1”。例如：假设后台服务器从发布源端获得的当前正在产生的数据片对应片号S的初始值为“0”，一个数据片的时长T为1秒，则后台服务器接收到通知消息10秒钟以后，自动刷新本地存储的发布源端当前正在产生的数据片对应片号S为“10”；

更新方式二：后台服务器接收发布源端在流媒体节目发布过程中周期通知的其当前正在产生的数据片对应片号信息；周期更新本地存储的数据片对应片号信息；例如：发布源和后台服务器之间维持心跳消息，在发布源端发送给后台服务器的心跳维持包里，发布源端周期告知后台服务器自身当前正在产生数据片对应片号信息。如果发布源端通知其当前正在产生的数据片对应片号信息的通知周期比较长，例如通知周期为5秒，则后台服务器在5秒周期内，还将按照数据片时长T(如1秒)刷新本地保存的S值，当5秒周期到达时，根据发布源端通知的当前S值更新本地存储的S值，即以发布源端通知的S值为准。这样，就有效避免了由于各后台服务器和发布源端系统时钟不一致带来的S值偏差，导致产生不同步的问题。

步骤S104、流媒体接收端登录后台服务器，从后台服务器获取数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息以及发布源端当前正在产生的数据片片号信息，从网络中获取发布源端发布的流媒体数据，初始化本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息。

例如：假设后台服务器中存储的参数信息是：

发布源端每1秒钟产生一片数据，即数据片时长T＝1s；

发布源端内存中保存100片的数据，即L＝100；

发布源端当前正在产生第1000片数据，即S＝1000；

则流媒体接收端获取到上述参数信息以后，初始化本地内存中存储的数据片信息如图4所示。即：初始化流媒体本地内存中保存的数据片为：第901片数据到第1000片数据，由图4可知，流媒体接收端将在本地系统时钟第902秒启动播放片号为902的数据片，并依此类推。

步骤S105、流媒体接收端按照本地系统时钟变换本地内存中保存的数据片信息，并按序从本地内存中获取流媒体数据片进行流媒体播放。

以图4为例，流媒体接收端在本地系统时钟2秒钟之后，其内存中保存的数据片信息变换为图5所示。也就是说，随着本地系统时钟的变换，相应变换本地内存中保存的数据片信息。流媒体接收端的播放器按序获取其内存中保存的数据片进行播放。

步骤S106、流媒体接收端周期向后台服务器获取发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，确定出发布源端内存中当前保存的数据片信息。例如：流媒体接收端在节目播放过程中，通过心跳消息周期向后台服务器获取发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息；并根据登录后台服务器时获取的数据片时长T、发布源端内存中保存的数据片数量L和当前获得的发布源端正在产生的数据片对应片号信息，确定出发布源端内存中当前保存的数据片信息。

步骤S107、流媒体接收端判断本地内存中当前保存的数据片信息与发布源端内存中当前保存的数据片信息是否存在差异，如果不存在差异，转至步骤S105；如果存在差异，则执行步骤S108。

在该步骤S107中，流媒体接收端比较本地内存中当前保存的数据片信息和发布源端内存中当前保存的数据片信息，当两者当前保存的数据片信息的差异率大于等于设定的阈值时，判断其存在差异；否则，当差异率小于设定的阈值时，认为不存在差异，维持本地内存中当前保存的数据片信息不变。因此，当差异率不大时，可以不进行数据更新。采用阈值的方式来判断差异性的的好处是：一方面减少流媒体接收端进行数据处理的负荷，另一方面，由于差异率小，例如小于15％，用户感觉不到差别，没有必要进行严格意义上的数据同步。

步骤S108、流媒体接收端更新本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息，转至步骤S105。直到当前流媒体节目播放完毕，或用户中止播放。

根据本发明提供的上述方法，本发明提供一种流媒体发布源端10，其结构示意图如图6所示，包括第一输入/输出接口模块101、流媒体数据接收/发送模块102，还包括：流媒体数据处理模块103和第一参数传递模块104；

流媒体数据处理模块103，将流媒体数据接收/发送模块102通过第一输入/输出接口模块101接收的流媒体节目数据按照设定的数据片时长分割成数据片，并对分割出的数据片按序编号，保存到本地内存中；由流媒体数据接收/发送模块102按序取出内存中保存的数据片打包后通过第一输入/输出接口模块101发送给流媒体接收端；

第一参数传递模块104，从流媒体数据处理模块103获取数据片时长信息、存储到内存中的数据片数量信息和流媒体数据处理模块103当前正在产生的数据片对应片号信息，通过第一输入/输出接口模块101通知给P2P网络中的后台服务器。

本发明还提供一种P2P网络后台服务器20，其结构示意图如图7所示，包括：第二输入/输出接口模块201、登录管理模块202，还包括：参数存储/更新模块203和第二参数传递模块204；

参数存储/更新模块203通过第二输入/输出接口201模块接收并存储流媒体发布源端发送的数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息和发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息；并根据本地系统时钟和数据片时长信息定时刷新本地存储的所述数据片对应片号信息；

第二参数传递模块204，用于当登录管理模块202通过第二输入/输出接口模块201接收到流媒体接收端的登录请求后，获取参数存储/更新模块203中存储的数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息和发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，并通过第二输入/输出接口模块201返回给发起登录请求的流媒体接收端；且当第二输入/输出接口模块201接收到流媒体接收端周期发送的、请求获取发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息时，该第二参数传递模块204从参数存储/更新模块203中获取存储的发布源当前正在产生的数据片对应片号信息，通过第二输入/输出接口模块201返回给发起获取请求的流媒体接收端。

本发有还提供一种流媒体接收端30，其结构示意图如图8所示，包括：第三输入/输出接口模块301、登录模块302、流媒体播放模块303，还包括：参数获取模块304和内存数据更新模块305；

参数获取模块304，用于当登录模块302通过第三输入/输出接口模块301登录后台服务器后，通过第三输入/输出接口模块301获取后台服务器保存的数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息以及发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息；并通过第三输入/输出接口模块301周期向后台服务器发送获取发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息请求，周期获取发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息；

内存数据更新模块305，用于当登录模块302登录后台服务器后，根据参数获取模块304获取到的数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息以及发布源端正在产生的数据片对应片号信息，初始化本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息，并按照本地系统时钟变换本地内存中保存的数据片信息；并根据参数获取模块304周期获取的发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，确定出发布源端内存中当前保存的数据片信息；当判断出本地内存中当前保存的数据片信息与发布源端内存中当前保存的数据片信息存在差异时，更新本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息。流媒体播放模块303从本地内存中获取流媒体数据进行播放。

综上所述，在本发明方法中，流媒体发布源端将待发布的流媒体节目数据按照设定的数据片时长分割成数据片，并对分割出的数据片按序编号，保存到本地内存中，在流媒体节目发布过程中，按序取出内存中保存的数据片打包后发送给流媒体接收端；发布源端还将数据片时长信息、本地内存中存储的数据片数量信息和当前正在产生的数据片对应片号信息通知给网络中的后台服务器；当流媒体接收端登录后台服务器时，从后台服务器获取数据片时长信息、发布源端内存中存储的数据片数量信息以及发布源端当前正在产生的数据片片号信息，初始化本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息；这样，在流媒体接收端登录后台服务器时刻，即保证了与发布源端的数据同步。

为解决由于每个流媒体接收端的本地系统时钟不够准确，使得各流媒体接收端播放的节目不同步的问题，本发明采取由流媒体接收端周期向后台服务器获取发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，周期确定出发布源端内存中当前保存的数据片信息；当判断出流媒体接收端本地内存中当前保存的数据片信息与发布源端内存中当前保存的数据片信息存在差异时，更新本地内存中保存的数据片信息为发布源端内存中当前保存的数据片信息，从而实现数据同步。

同时，为了避免由于多个后台服务器系统时钟偏差，使得连接到不同后台服务器的流媒体接收端不同步的问题，本发明还通过发布源端周期向各后台服务器发送心跳消息，统一更新各后台服务器中存储的发布源端当前正在产生的数据片对应片号信息，进一步使得连接到不同后台服务器的流媒体接收端之间也能保证其接收数据同步。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。