專利名稱：云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計算機網(wǎng)絡和通信領域，具體地說是一種面向服務基于云計算的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。
背景技術：
IP通信技術，特別是VoIP (Voice over Internet Protocol，模擬聲音訊號數(shù)字化并以數(shù)據(jù)封包的形式在網(wǎng)絡上傳遞的技術)，已經(jīng)在人們的日常工作生活中得到廣泛的應用。隨著網(wǎng)絡技術的進步和帶寬的增長，IP通信的范圍不斷擴大，其形式包括電話、傳真、 郵件、短信等傳統(tǒng)通信，音視頻多媒體通信，和即時消息、電子白板、桌面共享、應用共享、網(wǎng)頁共享等數(shù)據(jù)通信。視頻會議作為一種IP通信的應用模式，打破了匯聚人員才能召開會議的傳統(tǒng)，節(jié)省了大量的時間、金錢和精力，提高了工作效率。其本質是把端到端的VoIP通信進化成多方會談的統(tǒng)一通信方式，實現(xiàn)了在多點間實時傳送活動圖像、語音和應用數(shù)據(jù)信息的應用模式。現(xiàn)有的視頻會議主要可以分為集中式和分布式兩種。集中式會議的特點是單服務器，目前已有相應的標準、產(chǎn)品和專利，主要用于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中的小規(guī)模會議。單服務器的集中式會議結構較為簡單，可以基于一定的策略或管理員的實時選擇來操作控制會議和響應用戶請求，其缺點是擴展性差，單個服務器的處理能力和帶寬導致實際應用中能參加會議的人數(shù)太少。分布式會議的特點是多服務器分布在不同地點，目前沒有標準，但已有產(chǎn)品和專利，主要用于廣域網(wǎng)中的中大規(guī)模會議服務。多服務器的分布式會議主要有樹型、 網(wǎng)型和P2P (Peer-to-Peer，點對點)等結構分布模式，缺點是延遲較大，布置硬件設施代價昂貴，與會人數(shù)多于集中式會議但是還無法舉行超大規(guī)模會議。與此同時，云計算概念在近年被提出，并且其技術迅速發(fā)展。云計算有規(guī)模極大、 處理能力強、可擴展性強、代價便宜等特點，因此可以利用它的這些優(yōu)點來解決現(xiàn)有的視頻會議存在的問題。目前沒有任何視頻會議應用云計算來實現(xiàn)產(chǎn)品，也沒有標準和專利出現(xiàn)， 而且現(xiàn)有的云計算平臺中的MapReduce (映射和歸約)模型也無法滿足視頻會議的實時性要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中存在的視頻會議規(guī)模小、延遲大、代價昂貴等不足之處，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種運用面向服務思想、利用云計算特有優(yōu)點來解決現(xiàn)有視頻會議問題的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是本發(fā)明一種云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法包括以下步驟建立云會議系統(tǒng)，包括資源服務層、會議服務層、應用服務層和備份服務層；每層包含由大量普通PC構成的服務器群集，每層服務器數(shù)量根據(jù)需要增加或減少；節(jié)點為按功
5能劃分的邏輯單位，每臺服務器包含一個或多個不同功能的節(jié)點，是服務器上的進程或功能模塊。將各種類型的客戶端從云接入點連接到云會議系統(tǒng)上，所述云接入點是采用路由選擇算法、負載平衡算法的綜合評價機制，得到的用戶能連接的最佳會議服務器；用戶進入指定云會議室參加會議。所述資源服務層從總體上來管理其他層服務中的所有節(jié)點的所有資源調(diào)度情況， 包含三個組成部分，分別為名字管理者、工作調(diào)度者和網(wǎng)絡監(jiān)視者；其中，名字管理者管理文件系統(tǒng)所有的元數(shù)據(jù)；工作調(diào)度者負責調(diào)度管理整個系統(tǒng)的任務作業(yè)，是系統(tǒng)任務分配的核心；網(wǎng)絡監(jiān)視者負責系統(tǒng)網(wǎng)絡資源的分配，連接監(jiān)控，網(wǎng)絡調(diào)度等，并且用心跳信息周期地與每個服務器通訊、指示并確定狀態(tài)。所述會議服務層包含一個或多個會議節(jié)點，管理會議，會議服務層通過SIP協(xié)議和與會成員進行信令交互，規(guī)定成員的行為，保存狀態(tài)信息，是會議的焦點，并將媒體信息分離出來，轉移給應用服務層處理，媒體流直接在成員和應用服務層的相關節(jié)點間交互。所述應用服務層包含多媒體類型節(jié)點、應用類型節(jié)點和網(wǎng)頁類型節(jié)點，處理各種會議的應用任務，隨時添加新種類的應用節(jié)點。所述備份服務層涵蓋了整個服務過程，為其他各服務層進行備份。所述參加會議包括創(chuàng)建會議流程及用戶加入會議流程兩個過程，其中創(chuàng)建會議流程為用戶首先進入云會議網(wǎng)頁界面登陸，通過驗證以后，進入系統(tǒng)；如果有創(chuàng)建會議的權限，則創(chuàng)建會議模板；如果創(chuàng)建會議模板成功，則會議節(jié)點按照會議要求向資源服務層申請資源；如果申請資源成功，則創(chuàng)建會議室。如果申請資源失敗，則返回會議節(jié)點按照會議要求向資源服務層申請資源步驟重新申請資源；或者如果創(chuàng)建會議模板失敗，則返回創(chuàng)建會議模板步驟重新創(chuàng)建會議模板。所述創(chuàng)建會議模板包括詢問云會議系統(tǒng)在當前權限下允許使用哪些模板類型；在允許使用的模板類型中修改模板參數(shù)；將修改模板參數(shù)后的模板提交給云會議系統(tǒng)，完成會議模板的創(chuàng)建。所述用戶加入會議流程為用戶進入云會議網(wǎng)頁界面登陸，通過驗證以后，進入系統(tǒng)；用戶接受會議邀請之后加入會議；進行媒體協(xié)商，接受媒體流進行會議的收聽收視；如果需要在會議中發(fā)言，則向主持人申請發(fā)言權限；如果得到允許，并且現(xiàn)有資源足夠，即可得到發(fā)言權限；如果會議結束，則退出會議室。如果得到允許，但現(xiàn)有資源不夠，則系統(tǒng)申請新資源；如果沒有新資源，則用戶不能得到發(fā)言權限。所述申請發(fā)言權限包括允許播放視頻、音頻、操作應用。所述用戶加入會議流程為
用戶進入云會議網(wǎng)頁界面登陸，通過驗證以后，進入系統(tǒng)；用戶查詢會議室列表，從中選擇會議室；如果是公開會議室，則直接進入。所述用戶加入會議流程為如果不是公開會議室，則通過密碼驗證后進入?；蛘?，如果不是公開會議室，則發(fā)送進入請求，主持人允許后進入。云會議系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲如下將云會議系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分為會議資料數(shù)據(jù)和會議記錄數(shù)據(jù)，其中會議資料數(shù)據(jù)存儲在云會議系統(tǒng)的硬盤中，寫入方式為追加操作；會議記錄數(shù)據(jù)采用實時數(shù)據(jù)容錯存儲策略， 包括在用戶加入會議過程的媒體協(xié)商階段，采用路由選擇算法、媒體質量評價模型和負載平衡算法的綜合評價機制，將用戶連接到云中最合適的媒體服務器，并確定另外備份用媒體服務器；上述媒體服務器接收用戶的實時數(shù)據(jù)存儲于該媒體服務器的緩沖區(qū)，同時保存到該媒體服務器硬盤和備份用媒體服務器硬盤中，獲得多個備份；當數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤時，優(yōu)先從該媒體服務器硬盤讀取數(shù)據(jù)；如果該媒體服務器硬件出錯，則將用戶連接到備份用媒體服務器上。云會議系統(tǒng)采用云計算分布式計算模型，包括三個步驟預處理過程，接收到媒體流之后，對數(shù)據(jù)進行放大、去噪處理；媒體處理過程，對預處理后的媒體數(shù)據(jù)進行混合處理，得到按不同分會場、不同用戶要求的音視頻輸出效果；后期處理和分發(fā)過程，將媒體處理后的音視頻去除來源音，并發(fā)回給用戶。三個步驟中要滿足實時性要求，相鄰兩步驟之間的媒體數(shù)據(jù)傳輸過程采用即時傳輸，即直接將預處理過程得到的中間結果傳輸?shù)矫襟w處理過程，媒體處理過程周期性按要求進行音視頻混合算法的操作，媒體處理過程與后期處理和分發(fā)過程之間的傳輸過程如上。三個步驟中每個步驟采用容錯處理，即資源服務層中工作調(diào)度者通過網(wǎng)絡監(jiān)視者周期地查看每個工作節(jié)點；如果工作調(diào)度者或網(wǎng)絡監(jiān)視者本身失效，則從資源服務層的備份中恢復，其余任務沒有影響。如果某預處理過程任務失效，則失效節(jié)點重啟，與此同時，將預處理過程的任務轉移到備份媒體服務器，處理該備份的數(shù)據(jù)，并且重新和用戶進行媒體協(xié)商，將連接轉接到該備份媒體服務器上；從備份數(shù)據(jù)中取出需要的數(shù)據(jù)后，開始處理，同時重新建立與媒體處理過程的服務器進行TCP連接；在預處理過程中取得中間結果后，一方面將中間結果發(fā)送給媒體處理過程，一方面將中間結果在內(nèi)存中保存一段時間，如果媒體處理過程任務失效，則失效節(jié)點重啟，并開啟新的媒體處理過程，與預處理過程所在服務器建立TCP連接，預處理過程把保存的中間結果發(fā)送給這個新的媒體處理過程進行處理；
如果對于同一媒體流，預處理過程和媒體處理過程同時失效，則預處理過程和媒體處理過程重新執(zhí)行；后期處理和分發(fā)過程的處理與媒體處理過程相同，新節(jié)點上重新開始工作并且建立連接。三個步驟中每個步驟采用容錯處理，若三個步驟執(zhí)行過程中出現(xiàn)“滯后者”，即個別工作效率慢的節(jié)點跟不上其它節(jié)點的速度，導致了整體效率的降低，則通過進度評價體系進行評價；當一個任務運行了規(guī)定時間以上，且其評價分數(shù)低于平均分數(shù)一個閾值時，標記其為滯后者；原任務繼續(xù)進行，同時在別的節(jié)點開始一個同樣的任務；取先完成的任務的結果作為下一步驟的輸入數(shù)據(jù)。所述評價分數(shù)為單位時間內(nèi)的完成率=單位時間內(nèi)處理完成的包數(shù)量/單位時間內(nèi)收到的包數(shù)量。本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點1.采用面向服務架構Gervice-Oriented Architecture, S0A)思想，將服務相分離，有更強的靈活性和擴展性，更適應升級和需求變化；利用云計算的規(guī)模超大的特點能夠極大地擴大會議規(guī)模；利用云計算的并行機制，使用普通PC機就能完成大量計算工作，降低成本，提高處理效率，減少處理過程的延遲；利用可以分布在世界各地范圍內(nèi)的極大規(guī)模的服務器群，可以降低用戶和服務器之間的網(wǎng)絡延遲；備份服務的應用使得視頻會議具有更強的魯棒性；改進云計算平臺的存儲策略和分布式計算模型，使其滿足會議情景需求和實時性要求。


圖1為本發(fā)明方法所應用的拓撲圖；圖2是本發(fā)明系統(tǒng)分層結構示意圖；圖3是本發(fā)明方法的創(chuàng)建會議流程圖；圖4是本發(fā)明方法的創(chuàng)建會議模板子流程圖；圖5是本發(fā)明方法的加入會議流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明針對現(xiàn)有視頻會議規(guī)模小、延遲大、代價昂貴等缺點，提供一種運用面向服務思想、利用云計算特有優(yōu)點來解決現(xiàn)有視頻會議問題的云會議系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。本發(fā)明方法包括以下步驟建立云會議系統(tǒng)，包括資源服務層、會議服務層、應用服務層和備份服務層；每層包含由大量普通PC構成的服務器群集，每層服務器數(shù)量根據(jù)需要增加或減少；節(jié)點為按功能劃分的邏輯單位，每臺服務器包含一個或多個不同功能的節(jié)點，是服務器上的進程或功能模塊。將各種類型的客戶端從云接入點連接到云會議系統(tǒng)上，所述云接入點是采用路由選擇算法、負載平衡算法的綜合評價機制，得到的用戶能連接的最佳會議服務器；用戶進入指定云會議室參加會議。本發(fā)明是由大量服務器組成的一個云會議系統(tǒng)，如圖1所示，云的擴展性極強，可以根據(jù)服務器的數(shù)量和分布從一個公司局域網(wǎng)大小變化到整個世界范圍，各種類型的客戶端包括電腦、手機、電話等終端均可以從最近的云接入點上連接到云上，然后進入特定會議室參加會議。如圖2所示，云會議系統(tǒng)的結構運用面向服務的思想劃分為四層服務，包括資源服務、會議服務、應用服務和備份服務。其中云計算有規(guī)模極大地特點，每層服務均可以包含由大量普通PC構成的服務器群集。云計算具有很強的可擴展性，每層服務中的服務器數(shù)量可根據(jù)需要增加減少。節(jié)點是按功能劃分的邏輯單位，每臺服務器可以包含一個或多個不同功能的節(jié)點，它可以是服務器上的進程或功能模塊。資源服務是整個系統(tǒng)的核心部分，掌握整個云會議系統(tǒng)的資源調(diào)度，包含三個組成部分，分別為名字管理者、工作調(diào)度者和網(wǎng)絡監(jiān)視者。其中，名字管理者管理文件系統(tǒng)所有的元數(shù)據(jù)，包括名稱空間，訪問控制信息，文件到塊的映射信息，以及塊當前所在的位置。 工作調(diào)度者負責調(diào)度管理整個系統(tǒng)的任務作業(yè)，是系統(tǒng)任務分配的核心。網(wǎng)絡監(jiān)視者負責系統(tǒng)網(wǎng)絡資源的分配，連接監(jiān)控，網(wǎng)絡調(diào)度等，并且用心跳信息周期地跟每個服務器通訊， 給它們指示并確定狀態(tài)?？偟膩碚f資源服務是從總體上來管理其他層服務中的所有節(jié)點的所有資源調(diào)度情況。會議服務包含一個或多個會議節(jié)點，主要功能是管理會議，使用SIP協(xié)議 (Session Initiation Protocol，會話發(fā)起協(xié)議，是應用層的信令控制協(xié)議)和與會成員進行信令交互，規(guī)定成員的行為，保存狀態(tài)信息，是會議的焦點。同時，會議成員的權限， 媒體行為也受到會議服務的控制管理。在資源服務的控制下，會議服務通過SIP協(xié)議的 SDP(Session DescriptionProtocol,會話描述協(xié)議)媒體描述，將媒體信息分離出來，轉移給應用服務來處理，之后，媒體流直接在成員和應用服務的相關節(jié)點間交互。應用服務包含多媒體類型節(jié)點、應用類型節(jié)點和網(wǎng)頁類型節(jié)點，其功能是處理各種會議的應用任務，擴展性強，隨時可以添加新種類的應用節(jié)點，每種類型的節(jié)點都可以有一個或多個。多媒體類型節(jié)點處理音頻、視頻等多媒體的接收、轉發(fā)、混合、播放、記錄等 ’應用類型節(jié)點處理白板、共享桌面、共享應用的使用；網(wǎng)頁類型節(jié)點處理各種網(wǎng)頁應用和網(wǎng)頁管理界面等。備份服務涵蓋了整個服務過程，其前提是，當云的規(guī)模擴大時，服務器數(shù)量極多， 因此，節(jié)點或服務器的失效不再被認為是意外，而是被看作是正?，F(xiàn)象?，F(xiàn)有云計算平臺中的單一主服務器策略，實現(xiàn)簡便而且便于管理，但其只能保證文件和任務的備份恢復，而主服務器本身的弱點沒有解決，所以將管理服務器內(nèi)存中的狀態(tài)信息定期保存至本地硬盤并備份到備份服務器，并周期性地設檢查點，一旦主服務器失效，將在備份服務器上從最新的檢查點運行，因此比原系統(tǒng)具有更強的魯棒性。本發(fā)明的參加會議流程主要包括創(chuàng)建會議流程及用戶加入會議流程兩個過程。其中，創(chuàng)建會議流程如圖3所示用戶首先進入云會議網(wǎng)頁界面登陸，通過驗證以后，進入系統(tǒng)；如果有創(chuàng)建會議的權限，則創(chuàng)建會議模板；
如果創(chuàng)建會議模板失敗，則返回創(chuàng)建會議模板步驟重新創(chuàng)建會議模板；如果創(chuàng)建會議模板成功，則會議節(jié)點按照會議要求向資源服務層申請資源，包括會議節(jié)點資源、媒體節(jié)點資源、應用節(jié)點資源等；如果申請資源失敗，則返回申請資源步驟重新申請資源；如果申請資源成功，則創(chuàng)建會議室。上述創(chuàng)建會議流程過程中的創(chuàng)建會議模板的子流程如圖4所示，包括查詢模板，詢問云會議系統(tǒng)在當前權限下允許使用哪些模板類型；在允許使用的模板類型選擇一個模板；修改模板參數(shù)，如會議持續(xù)時間、最大用戶數(shù)、規(guī)定會議使用的媒體和應用類型、 最大發(fā)言人數(shù)、需要邀請的參會人員等；將修改參數(shù)后的模板提交給云會議系統(tǒng)，完成會議模板的創(chuàng)建。如圖5所示，用戶以接受會議邀請的被動方式加入會議流程為用戶進入云會議網(wǎng)頁界面登陸，通過驗證以后，進入系統(tǒng)；用戶接受會議邀請之后加入會議；進行媒體協(xié)商，接受媒體流進行會議的收聽收視；如果需要在會議中發(fā)言，則向主持人申請發(fā)言權限；如果得到允許，并且現(xiàn)有資源足夠，即可得到發(fā)言權限；如果會議結束，則退出會議室。如果得到允許，但現(xiàn)有資源不夠，則系統(tǒng)申請新資源；如果沒有新資源，則用戶不能得到發(fā)言權限。所述申請發(fā)言權限包括允許播放視頻、音頻、操作應用?；蛘哂脩粢灾鲃訁⒓訒h方式加入會議流程為用戶進入云會議網(wǎng)頁界面登陸，通過驗證以后，進入系統(tǒng)；用戶查詢會議室列表，從中選擇會議室；如果是公開會議室，則直接進入。如果不是公開會議室，則通過密碼驗證后進入；或者，如果不是公開會議室，則發(fā)送進入請求，主持人允許后進入；之后步驟與被動加入相同。所述云會議系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲如下云會議系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)可以分為兩種形式，一種是會議資料，包括視頻、圖片、電子書等，存放在資料中心，像FTP —樣讓與會者下載；一種是會議記錄，包括會議過程中記錄的信息、日志、錄音、錄像等。會議資料的數(shù)據(jù)與現(xiàn)有云存儲策略(GFS，Google File System，可擴展的分布式文件系統(tǒng)，用于大型的、分布式的、對大量數(shù)據(jù)進行訪問的應用)的條件相似文件增長迅速，容量很大，可以記錄在塊中，主要寫入方式為追加操作，因此使用GFS方式完成會議記錄的存檔讀取和會議資料的上傳下載。會議記錄是實時數(shù)據(jù)，包括當前會議信息、成員的狀態(tài)信息、音頻流、視頻流等，它們的主要特點是時刻改變、連續(xù)不斷接收、需要實時處理和生存時間短?，F(xiàn)有的視頻會議對這些實時數(shù)據(jù)的處理方式是接收到以后，把它們保存到內(nèi)存中，然后即時處理，沒有考慮服務器故障的容錯問題。本發(fā)明對于實時數(shù)據(jù)存儲策略增加了容錯的內(nèi)容，實施方法如下在用戶加入會議過程的媒體協(xié)商階段，采用路由選擇算法、媒體質量評價模型和負載平衡算法的綜合評價機制，將用戶連接到云中最合適的媒體服務器，并確定另外備份用媒體服務器；由于互聯(lián)網(wǎng)具有不穩(wěn)定性，參考現(xiàn)有媒體播放器的在播放之前使用緩沖的方法， 在媒體合成前設立緩沖區(qū)，消除網(wǎng)絡帶來的抖動問題；與此同時，在緩沖帶來的延遲時間內(nèi)，接收到的媒體包還未被處理，充分利用這段時間，將其保存和備份，其目的有兩個，一是提高魯棒性，二是防止緩沖區(qū)溢出而丟包；備份共有三份，一份保存到本地硬盤，另外兩份在名字管理者的管理下，從之前分析出的合適媒體服務器中選擇兩個保存副本；在恢復過程中的數(shù)據(jù)選取優(yōu)先級為，首先從本地硬盤讀取數(shù)據(jù)，其次從別的服務器讀取，再次，若本地為硬件出錯，則切換用戶連接到備份的服務器上；由于服務器連續(xù)不斷地從大量客戶端得到媒體流，數(shù)據(jù)量膨脹很快，而會議媒體和在線影視相比，它的內(nèi)容完整性要求略低，但實時性要求則更高，因此，設定它們的生存時間，丟棄超過此時限的延遲過長的媒體包；此時，保存的文件中，超時的媒體可以被刪除或被新數(shù)據(jù)包覆蓋，當從故障恢復時只需要檢查無標記的數(shù)據(jù)即可。所述云會議系統(tǒng)采用云計算分布式計算模型，包括三個步驟預處理過程，接收到媒體流之后，對數(shù)據(jù)進行放大、去噪處理；媒體處理過程，對預處理后的媒體數(shù)據(jù)進行混合處理，得到按不同分會場、不同用戶要求的音視頻輸出效果；后期處理和分發(fā)過程，將媒體處理后的音視頻去除來源音，并發(fā)回給用戶。本發(fā)明對云計算分布式計算模型(MapReduce，映射和規(guī)約)的改進如下在現(xiàn)有云計算平臺中，MapReduce原型主要應對保存在云存儲系統(tǒng)上的大規(guī)模文件或者數(shù)據(jù)庫的批處理任務，目的是盡快完成整個任務，而本發(fā)明的云會議系統(tǒng)中，需要處理長時間連續(xù)的周期性任務，數(shù)據(jù)輸入輸出都在網(wǎng)絡中，目的是保證任務的實時性和容錯性。為了適應云會議的需求，本發(fā)明把MapReduce改進為Map-Reduce-Dispatch (映射、歸約和分發(fā))三步框架Map是預處理過程，主要是接收到媒體之后的放大、去噪等處理過程；Reduce是媒體處理過程，主要包括各種不同要求的混合處理(如不同分會場、不同客戶要求合成的音視頻源不同或者效果不同)；Dispatch是后期處理和分發(fā)過程，主要是去除來源音以防造成回聲等。當有用戶被主持人授權發(fā)送媒體時，增加一個新的Map任務。為了節(jié)省云內(nèi)的網(wǎng)絡資源，分配的Map任務的位置選擇為位于數(shù)據(jù)模型中接收媒體的節(jié)點，或者相鄰節(jié)點。當有新的分會場形成，或者用戶需要不同的音視頻內(nèi)容，則按照要求把特定幾個來源的媒體流以一定方式混合，建立一個新Reduce任務。一般地，一個Dispatch任務對應一個Map任務，因為Dispatch需要去除原音，向不同用戶輸出地結果不同。
現(xiàn)有MapReduce中的策略為Map階段從GFS得到輸入數(shù)據(jù)，并處理形成中間結果保存在本地硬盤中，等Map階段全部完成，由Reduce機器通過RPC得到中間結果開始進行 Reduce過程，并將最終結果輸出到GFS。為了滿足視頻會議的實時性和連續(xù)性要求，必須縮短延遲時間，因此，不能等整個Map過程完成才進入Reduce過程，然后Reduce過程完成再進入Dispatch過程(這種情況就變成整個會議結束，與會者才能收到發(fā)送回來的音視頻)。 因此，本發(fā)明把傳輸過程改為即時傳輸。由于通常云計算中的機器同處于局域網(wǎng)或高速網(wǎng)絡中，互相連接極快而且安全穩(wěn)定，所以本發(fā)明在Map進程和希望得到結果的Reduce進程之間建立一個TCP連接，直接將Map得到的中間結果傳輸?shù)絉educe，而且Reduce也不需要等所有Map完成，只需要周期性按要求進行音視頻混合算法的操作，Reduce和Dispatch之間的傳輸過程也是如此。本發(fā)明對云計算分布式計算模型容錯策略說明如下工作調(diào)度者通過網(wǎng)絡監(jiān)視者周期地發(fā)送ping到每個工作節(jié)點，若是工作調(diào)度者或網(wǎng)絡監(jiān)視者本身失效，則從資源服務層的備份中恢復，其余任務沒有影響。若某Map任務失效，則失效節(jié)點重啟，與此同時，將Map任務轉移到接收的備份媒體數(shù)據(jù)，處理這部分備份的數(shù)據(jù)，并且重新和用戶進行媒體協(xié)商，將連接改到這個新的節(jié)點上。從工作調(diào)度者得知Map現(xiàn)在的進度，然后從備份數(shù)據(jù)中取出需要的數(shù)據(jù)開始處理即可，同時重新建立與 Reduce的TCP連接。對于Reduce的失效，本發(fā)明的解決方法是在Map取的中間結果后，一方面將其發(fā)送給Reduce，一方面將其保存在內(nèi)存中一段時間，以便Reduce失效或者出錯后重新取來計算。而對于同一媒體流，Map和Reduce同時失效的情況遠小于單一任務失效的情況，如果同時失效，只能從整個流程開始重做。Dispatch的方式也和Reduce相同，需要在新節(jié)點上重新開始工作并且建立連接。如果工作過程中發(fā)生“滯后者”的情況，即個別工作效率慢的節(jié)點跟不上其它節(jié)點的速度，導致了整體效率的降低。解決方式是設置一套進度評價系統(tǒng)，當一個任務運行了一分鐘以上，且其分數(shù)低于平均分數(shù)一個△值時，標記其為滯后者，這時，原任務繼續(xù)進行， 而同時在別的節(jié)點開始一個同樣的任務，最后哪個任務先完成，就采用哪個任務的結果。令評價分數(shù)為單位時間內(nèi)的完成率=單位時間內(nèi)處理完成的包數(shù)量/單位時間內(nèi)收到的包數(shù)量。由于對于視頻會議來說，實時性要求高于容錯性要求，所以處理策略是，把無法按時完成處理的包丟棄，而不是延長處理時間，前者會降低畫面連貫性，后者會導致畫面滯后。 對于連續(xù)性任務，長期來看，前者只是在某些時刻降低播放質量，但是后者會積累起來，導致滯后越來越久，因此本發(fā)明采用前一種策略。因此，如果在t時間內(nèi)，若某個任務完成率低于某個閾值δ，標記其為滯后者，并且在新的節(jié)點重新建立這個任務。
權利要求
1.一種云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于包括以下步驟建立云會議系統(tǒng)，包括資源服務層、會議服務層、應用服務層和備份服務層；每層包含由大量普通PC構成的服務器群集，每層服務器數(shù)量根據(jù)需要增加或減少；節(jié)點為按功能劃分的邏輯單位，每臺服務器包含一個或多個不同功能的節(jié)點，是服務器上的進程或功能模塊；將各種類型的客戶端從云接入點連接到云會議系統(tǒng)上，所述云接入點是采用路由選擇算法、負載平衡算法的綜合評價機制，得到的用戶能連接的最佳會議服務器； 用戶進入指定云會議室參加會議。
2.按權利要求1所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于所述資源服務層從總體上來管理其他層服務中的所有節(jié)點的所有資源調(diào)度情況，包含三個組成部分，分別為名字管理者、工作調(diào)度者和網(wǎng)絡監(jiān)視者；其中，名字管理者管理文件系統(tǒng)所有的元數(shù)據(jù)；工作調(diào)度者負責調(diào)度管理整個系統(tǒng)的任務作業(yè)，是系統(tǒng)任務分配的核心；網(wǎng)絡監(jiān)視者負責系統(tǒng)網(wǎng)絡資源的分配，連接監(jiān)控，網(wǎng)絡調(diào)度等，并且用心跳信息周期地與每個服務器通訊、指示并確定狀態(tài)。
3.按權利要求1所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于所述會議服務層包含一個或多個會議節(jié)點，管理會議，會議服務層通過SIP協(xié)議和與會成員進行信令交互，規(guī)定成員的行為，保存狀態(tài)信息，是會議的焦點，并將媒體信息分離出來，轉移給應用服務層處理， 媒體流直接在成員和應用服務層的相關節(jié)點間交互。
4.按權利要求1所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于所述應用服務層包含多媒體類型節(jié)點、應用類型節(jié)點和網(wǎng)頁類型節(jié)點，處理各種會議的應用任務，隨時添加新種類的應用節(jié)點。
5.按權利要求1所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于所述備份服務層涵蓋了整個服務過程，為其他各服務層進行備份。
6.按權利要求1所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于所述參加會議包括創(chuàng)建會議流程及用戶加入會議流程兩個過程，其中創(chuàng)建會議流程為用戶首先進入云會議網(wǎng)頁界面登陸，通過驗證以后，進入系統(tǒng)； 如果有創(chuàng)建會議的權限，則創(chuàng)建會議模板；如果創(chuàng)建會議模板成功，則會議節(jié)點按照會議要求向資源服務層申請資源； 如果申請資源成功，則創(chuàng)建會議室。
7.按權利要求6所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于如果申請資源失敗，則返回會議節(jié)點按照會議要求向資源服務層申請資源步驟重新申請資源；或者如果創(chuàng)建會議模板失敗，則返回創(chuàng)建會議模板步驟重新創(chuàng)建會議模板。
8.按權利要求6所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于所述創(chuàng)建會議模板包括詢問云會議系統(tǒng)在當前權限下允許使用哪些模板類型； 在允許使用的模板類型中修改模板參數(shù)；將修改模板參數(shù)后的模板提交給云會議系統(tǒng)，完成會議模板的創(chuàng)建。
9.按權利要求6所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于所述用戶加入會議流程為用戶進入云會議網(wǎng)頁界面登陸，通過驗證以后，進入系統(tǒng)； 用戶接受會議邀請之后加入會議； 進行媒體協(xié)商，接受媒體流進行會議的收聽收視； 如果需要在會議中發(fā)言，則向主持人申請發(fā)言權限； 如果得到允許，并且現(xiàn)有資源足夠，即可得到發(fā)言權限； 如果會議結束，則退出會議室。
10.按權利要求9所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于如果得到允許，但現(xiàn)有資源不夠，則系統(tǒng)申請新資源；如果沒有新資源，則用戶不能得到發(fā)言權限。
11.按權利要求9所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于所述申請發(fā)言權限包括允許播放視頻、音頻、操作應用。
12.按權利要求6所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于所述用戶加入會議流程為用戶進入云會議網(wǎng)頁界面登陸，通過驗證以后，進入系統(tǒng)； 用戶查詢會議室列表，從中選擇會議室； 如果是公開會議室，則直接進入。
13.按權利要求6所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于所述用戶加入會議流程為如果不是公開會議室，則通過密碼驗證后進入。或者，如果不是公開會議室，則發(fā)送進入請求，主持人允許后進入。
14.按權利要求1所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于云會議系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲如下將云會議系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分為會議資料數(shù)據(jù)和會議記錄數(shù)據(jù)，其中會議資料數(shù)據(jù)存儲在云會議系統(tǒng)的硬盤中，寫入方式為追加操作；會議記錄數(shù)據(jù)采用實時數(shù)據(jù)容錯存儲策略，包括在用戶加入會議過程的媒體協(xié)商階段，采用路由選擇算法、媒體質量評價模型和負載平衡算法的綜合評價機制，將用戶連接到云中最合適的媒體服務器，并確定另外備份用媒體服務器；上述媒體服務器接收用戶的實時數(shù)據(jù)存儲于該媒體服務器的緩沖區(qū)，同時保存到該媒體服務器硬盤和備份用媒體服務器硬盤中，獲得多個備份； 當數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤時，優(yōu)先從該媒體服務器硬盤讀取數(shù)據(jù)； 如果該媒體服務器硬件出錯，則將用戶連接到備份用媒體服務器上。
15.按權利要求1所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于云會議系統(tǒng)采用云計算分布式計算模型，包括三個步驟預處理過程，接收到媒體流之后，對數(shù)據(jù)進行放大、去噪處理；媒體處理過程，對預處理后的媒體數(shù)據(jù)進行混合處理，得到按不同分會場、不同用戶要求的音視頻輸出效果；后期處理和分發(fā)過程，將媒體處理后的音視頻去除來源音，并發(fā)回給用戶。
16.按權利要求15所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于三個步驟中要滿足實時性要求，相鄰兩步驟之間的媒體數(shù)據(jù)傳輸過程采用即時傳輸，即直接將預處理過程得到的中間結果傳輸?shù)矫襟w處理過程，媒體處理過程周期性按要求進行音視頻混合算法的操作，媒體處理過程與后期處理和分發(fā)過程之間的傳輸過程如上。
17.按權利要求15所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于三個步驟中每個步驟采用容錯處理，即資源服務層中工作調(diào)度者通過網(wǎng)絡監(jiān)視者周期地查看每個工作節(jié)點；如果工作調(diào)度者或網(wǎng)絡監(jiān)視者本身失效，則從資源服務層的備份中恢復，其余任務沒有影響。如果某預處理過程任務失效，則失效節(jié)點重啟，與此同時，將預處理過程的任務轉移到備份媒體服務器，處理該備份的數(shù)據(jù)，并且重新和用戶進行媒體協(xié)商，將連接轉接到該備份媒體服務器上；從備份數(shù)據(jù)中取出需要的數(shù)據(jù)后，開始處理，同時重新建立與媒體處理過程的服務器進行TCP連接；在預處理過程中取得中間結果后，一方面將中間結果發(fā)送給媒體處理過程，一方面將中間結果在內(nèi)存中保存一段時間，如果媒體處理過程任務失效，則失效節(jié)點重啟，并開啟新的媒體處理過程，與預處理過程所在服務器建立TCP連接，預處理過程把保存的中間結果發(fā)送給這個新的媒體處理過程進行處理；如果對于同一媒體流，預處理過程和媒體處理過程同時失效，則預處理過程和媒體處理過程重新執(zhí)行；后期處理和分發(fā)過程的處理與媒體處理過程相同，新節(jié)點上重新開始工作并且建立連接。
18.按權利要求15所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于三個步驟中每個步驟采用容錯處理，若三個步驟執(zhí)行過程中出現(xiàn)“滯后者”，即個別工作效率慢的節(jié)點跟不上其它節(jié)點的速度，導致了整體效率的降低，則通過進度評價體系進行評價；當一個任務運行了規(guī)定時間以上，且其評價分數(shù)低于平均分數(shù)一個閾值時，標記其為滯后者；原任務繼續(xù)進行，同時在別的節(jié)點開始一個同樣的任務；取先完成的任務的結果作為下一步驟的輸入數(shù)據(jù)。
19.按權利要求18所述的云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于所述評價分數(shù)為單位時間內(nèi)的完成率=單位時間內(nèi)處理完成的包數(shù)量/單位時間內(nèi)收到的包數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種云會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，包括以下步驟建立云會議系統(tǒng)，包括資源服務層、會議服務層、應用服務層和備份服務層；每層包含由大量普通PC構成的服務器群集，每層服務器數(shù)量根據(jù)需要增加或減少；節(jié)點為按功能劃分的邏輯單位，每臺服務器包含一個或多個不同功能的節(jié)點，是服務器上的進程或功能模塊；將各種類型的客戶端從云接入點連接到云會議系統(tǒng)上；進入指定云會議室參加會議。本發(fā)明有很強的靈活性和擴展性，能夠極大地擴大會議規(guī)模，并且降低成本，提高處理效率，減少處理過程的延遲；利用可以分布在世界各地范圍內(nèi)的極大規(guī)模的服務器群，降低用戶和服務器之間的網(wǎng)絡延遲；能滿足會議情景需求和實時性要求。
文檔編號H04M3/56GK102571686SQ20101058216
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權日2010年12月9日
發(fā)明者孫建偉, 李俊超, 李鴻彬, 楊海波, 林鏡華, 郭銳鋒 申請人:中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司