一種視頻流媒體無互斥緩衝方法
2023-08-02 07:21:01
專利名稱：一種視頻流媒體無互斥緩衝方法
技術領域：
本發明涉及一種服務類型的內存數據無斥緩衝技術，特別涉及一種流媒體碼流的緩衝方法。
背景技術：
眾所周知，在一個服務類型的應用程式中，內存管理以及緩衝室都相當重要，因為系統會因為內存的管理不善引發效率低下甚至系統錯誤的問題，而且內存錯誤的查找不易發覺和定位，為規避這種情況出現，有效地內存管理更顯重要。目前的服務類型的應用程式都具備簡單的內存管理功能，普遍採用的方法就是數組或者容器的方法，即把一些結構或內容放入字符數組或者容器中，再對其進行管理， 即每次操作可能都會產生生成結構，賦值結構，刪除結構的過程。在現在的PC系統中，內存的分配以及大小是一個瓶頸，而頻繁的內存操作會耗去很大部分的CPU資源.特別是在視頻監控系統的軟體系統當中，由於是流媒體級別應用，可能會同時並發處理上百個呼叫，系統正常運行時會有多大幾百個線程，這就意味著同時可能有幾百個內存處理的操作發生，每進行一次內存處理就是分配內存，使用內存， 釋放內存的過程.而且還有對數組或容器互斥操作的處理。這對系統的核心資源佔用很大，也很浪費。佔用CPU的資源很龐大且不穩定，這樣雖然處理相對簡單，但是對於系統的穩定性(短時間大量內存處理)，進而嚴重影響應用程式的性能，且實際操作時(尤其是大小不定的內容，內容量地情況)，很難分配大小顆粒度，而此是為傳統技術的主要缺點。
發明內容
本發明提供一種視頻流媒體無互斥緩衝方法其採取一次分配，再次通過實際大小分配(在已經分配好的情況下)，規避了內存的多次分配釋放，且處理更快速，而此是為本發明的主要目的。本發明所採用的技術方案為一種視頻流媒體無互斥緩衝方法，使用兩個環形緩衝區進行視頻信息的讀寫，在流媒體中，一路視頻的讀寫都在一個固定大小的內存區中進行，讀寫操作的同步通過讀寫指針變量來確定，根據獲取緩衝區的內容，並設定讀寫指針來確定變化量，採用環形緩衝區的時候，當讀寫指針到達緩衝區尾部的時候，自動將讀寫指針移動至環形緩衝區首地址的位置，如此循環往復。兩個該環形緩衝區中一個該環形緩衝區為視頻流媒體內容的緩衝區，另外一個該環形緩衝區為容器緩衝區。該容器緩衝區為容器std: :List緩衝，其包含內容起始位置信息以及內容大小的信息，該容器緩衝區的操作是原子操作，在具體實施的時候儘量減少迭代器的使用衝突，在該容器緩衝區的進行插入尾部操作以及取除頭部操作，其中，插入尾部通過命令push_back 完成，取除頭部通過命令pop_front完成。所謂原子操作是指不會被線程調度機制打斷的操作，這種操作一旦開始，就一直運行倒結束，中間不會有任何context switch (切換到另一個線程)。由於該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區為環形緩衝區，所以該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區都避開使用鎖的保護，關於使用鎖的保護在具體實施的時候如何正確有效的保護共享數據是編寫程序必須面臨的一個難題，通常的手段就是同步，分為阻塞式和非阻塞式，在本發明中為了實現無互斥運行，需要進行非阻塞的同步，也就是通過上述環形緩衝區的特點避開使用鎖的保護。在使用兩個環形緩衝區進行視頻信息讀寫的時候包括如下步驟，
第一步、一次性分配該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區的內存大小，將視頻內容寫入該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區中，該視頻流媒體內容的緩衝區中寫入具體視頻內容，該容器緩衝區中寫入具體視頻內容的起始位置、視頻內容大小的信息，該容器緩衝區中寫入的具體視頻內容的起始位置、視頻內容大小的信息與該視頻流媒體內容的緩衝區中寫入的具體視頻內容一一對應，在具體實施的時候將視頻內容寫入該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區中的過程中還需要記錄以及修改必要的參數。在完成第一步的過程中按照如下步驟進行
步驟一、一次性分配該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區的內存大小。步驟二、在該視頻流媒體內容的緩衝區中寫入具體視頻內容，在該容器緩衝區中記錄具體視頻內容的結構信息，將結構信息寫入結構容器LS中。容器為std: :List〈S>。結構信息包括寫入具體視頻內容的起始位置、視頻內容大小的信息。步驟三、記錄移動工作參數信息。第二步、通過該容器緩衝區一次性獲取所有寫入該視頻流媒體內容的緩衝區中的視頻內容。具體按照如下步驟進行
步驟一、獲取第一步中該結構容器LS，通過該結構容器LS進而獲取該視頻流媒體內容的緩衝區中的視頻內容。步驟二、記錄移動工作參數。步驟三、對該結構容器LS進行取頭操作，即根據已取好的個數，進行p0p_fr0nt操作。第一步、第二步循環進行完成利用兩個環形緩衝區進行視頻信息讀寫的操作。在具體實施的時候，在進行第一步、第二步的過程中其調用接口的流程為首先， 進行初始化大小CVideoBuffersQnt size);而後,將視頻內容寫入該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區中PushData(void *pdata, int size);最後,每隔一段時間從該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區中讀數據，具體使用GetData(void *pArr, int num),其中pArr是DataBagStruct結構數組,num為DataBagStruct結構數組的大小，如果較長時間只寫入則少讀取，會覆蓋較長時間前的數據，寫入新數據。本發明的有益效果為本發明提供一種應用程式內存管理的方法，該方法能極大的降低內存分配釋放操作，無需對內存加鎖，即提高了效率又降低了對CPU資源的佔用率。本發明利用環形緩衝及無鎖編程將原來的內存分配釋放操作大大降低，即能達到內存緩衝的目的，又能保持較低的資源佔用率，為服務類型的應用程式(特別是流媒體程序)提高了一個完善的內存管理解決方案，實際運行過程中，流媒體因為內存處理對CPU的佔用較低，且穩定，解決了該應用程式對內存管理導致CPU佔用較高的問題，有效提高了系統的可維護性及穩定性。
圖I為加鎖層次的原理說明圖。圖2為環形存儲示例原理說明圖。圖3為本發明基本實現示例原理說明圖。
具體實施例方式如圖I至3所示，一種視頻流媒體無互斥緩衝方法，使用兩個環形緩衝區進行視頻信息的讀寫。在流媒體中，一路視頻的讀寫都在一個固定大小的內存區中進行，讀寫操作的同步通過讀寫指針變量來確定。根據獲取緩衝區的內容，並設定讀寫指針來確定變化量，採用環形緩衝區的時候，當讀寫指針到達緩衝區尾部的時候，自動將讀寫指針移動至環形緩衝區首地址的位置， 如此循環往復。兩個該環形緩衝區中一個該環形緩衝區為視頻流媒體內容的緩衝區，另外一個該環形緩衝區為容器緩衝區。該容器緩衝區為容器std: :List緩衝，其包含內容起始位置信息以及內容大小的信息。該容器緩衝區的操作是原子操作，在具體實施的時候儘量減少迭代器的使用衝突，在該容器緩衝區的進行插入尾部操作以及取除頭部操作。其中，插入尾部通過命令push_back完成,取除頭部通過命令pop_front完成。所謂原子操作是指不會被線程調度機制打斷的操作，這種操作一旦開始，就一直運行倒結束，中間不會有任何context switch (切換到另一個線程)。由於該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區為環形緩衝區，所以該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區都避開使用鎖的保護。關於使用鎖的保護在具體實施的時候如何正確有效的保護共享數據是編寫程序必須面臨的一個難題，通常的手段就是同步，分為阻塞式和非阻塞式。在本發明中為了實現無互斥運行，需要進行非阻塞的同步，也就是通過上述環形緩衝區的特點避開使用鎖的保護。在使用兩個環形緩衝區進行視頻信息讀寫的時候包括如下步驟，
第一步、一次性分配該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區的內存大小，將視頻內容寫入該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區中。該視頻流媒體內容的緩衝區中寫入具體視頻內容，該容器緩衝區中寫入具體視頻內容的起始位置、視頻內容大小的信息。該容器緩衝區中寫入的具體視頻內容的起始位置、視頻內容大小的信息與該視頻流媒體內容的緩衝區中寫入的具體視頻內容--對應。
在具體實施的時候將視頻內容寫入該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區中的過程中還需要記錄以及修改必要的參數。在完成第一步的過程中按照如下步驟進行
步驟一、一次性分配該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區的內存大小。步驟二、在該視頻流媒體內容的緩衝區中寫入具體視頻內容，在該容器緩衝區中記錄具體視頻內容的結構信息，將結構信息寫入結構容器LS中。容器為std: :List〈S>。結構信息包括寫入具體視頻內容的起始位置、視頻內容大小的信息。步驟三、記錄移動工作參數信息。第二步、通過該容器緩衝區一次性獲取所有寫入該視頻流媒體內容的緩衝區中的視頻內容。具體按照如下步驟進行
步驟一、獲取第一步中該結構容器LS，通過該結構容器LS進而獲取該視頻流媒體內容的緩衝區中的視頻內容。步驟二、記錄移動工作參數。步驟三、對該結構容器LS進行取頭操作，即根據已取好的個數，進行p0p_fr0nt操作。第一步、第二步循環進行完成利用兩個環形緩衝區進行視頻信息讀寫的操作。在具體實施的時候，在進行第一步、第二步的過程中其調用接口的流程為
首先，進行初始化大小CVideoBuffers (int size)；
而後，將視頻內容寫入該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區中 PushData(void 氺pdata, int size)；
最後，每隔一段時間從該視頻流媒體內容的緩衝區以及該容器緩衝區中讀數據，具體使用 GetData(void *pArr, int num),其中 pArr 是 DataBagStruct 結構數組，num 為 DataBagStruct結構數組的大小，如果較長時間只寫入則少讀取，會覆蓋較長時間前的數據，寫入新數據。
權利要求
1.一種基於視頻調度的智能視頻路由方法，其特徵在於在大型視頻監控系統中的每一個視頻監控子系統中都設置級聯流媒體，該視頻監控子系統包括監控設備以及客戶端， 每個該級聯流媒體都與該大型視頻監控系統中的每一個該視頻監控子系統共享，各個該視頻監控子系統通過該級聯流媒體實現不同的該視頻監控子系統之間的實時信息交換，從而使該視頻監控子系統中的該客戶端通過該級聯流媒體得到其他該視頻監控子系統的該監控設備所採集到的視頻監控信號，該視頻監控子系統還包括子系統流媒體，交互層調度單元與該子系統流媒體相對應，該交互層調度單元負責該子系統流媒體之間的數據調度，調度單元與該交互層調度單元相對應，該調度單元負責該交互層調度單元之間的數據調度。
2.如權利要求I所述的一種基於視頻調度的智能視頻路由方法，其特徵在於該交互層調度單元交換調度的數據只包括該視頻監控子系統中的子網攝像信息。
3.如權利要求I所述的一種基於視頻調度的智能視頻路由方法，其特徵在於該子系統流媒體的路徑信息由該交互層調度單元負責生成路徑。
4.如權利要求I所述的一種基於視頻調度的智能視頻路由方法，其特徵在於該交互層調度單元通過信息交換中心將該交互層調度單元所管理的該監控設備與其他該視頻監控子系統中的該交互層調度單元共享，通過上述的方式使每個該級聯流媒體都與該大型視頻監控系統中的每一個該視頻監控子系統共享。
5.如權利要求I所述的一種基於視頻調度的智能視頻路由方法，其特徵在於每一個該視頻監控子系統的該監控設備都採用統一的格式標識。
6.如權利要求I所述的一種基於視頻調度的智能視頻路由方法，其特徵在於每一個該視頻監控子系統的該客戶端都通過該調度單元獲取該子系統流媒體的路徑。
7.如權利要求I所述的一種基於視頻調度的智能視頻路由方法，其特徵在於在該視頻監控子系統的該客戶端需要得到該大型視頻監控系統中的任意一個該監控設備的視頻監控信號的時候，通過子系統內部訪問以及子系統外部訪問兩種訪問方式進行，在進行子系統內部訪問以及子系統外部訪問的時候，首先進行子系統內部訪問而後進行子系統外部訪問。
8.如權利要求7所述的一種基於視頻調度的智能視頻路由方法，其特徵在於當該客戶端與該監控設備屬於同一該視頻監控子系統的時候，該客戶端通過子系統內部訪問方式訪問該監控設備的視頻監控信號，與該交互層調度單元連接的該客戶端需要該監控設備的視頻監控信號的時候，由該交互層調度單元將該子系統流媒體的數據轉發給該客戶端，該視頻監控子系統的該子系統流媒體包括源流媒體以及中間級流媒體，該交互層調度單元包括源調度單元以及中間調度單元，該源調度單元負責該源流媒體的數據調度，該中間調度單元負責該中間級流媒體的數據調度，當與該源調度單元連接的該客戶端需要該監控設備的視頻監控信號的時候，由該源調度單元將該源流媒體的數據轉發給該客戶端，而當與該中間調度單元連接的該客戶端需要該監控設備的視頻監控信號的時候，由該中間調度單元將該中間級流媒體的轉發數據以及該源流媒體的路徑數據轉發給該客戶端。
9.如權利要求7所述的一種基於視頻調度的智能視頻路由方法，其特徵在於當該客戶端與該監控設備屬於不同的該視頻監控子系統的時候，該客戶端通過子系統外部訪問方式訪問該監控設備的視頻監控信號，該客戶端發送視頻請求至該調度單元，由該調度單元同時與不同的該視頻監控子系統中的該交互層調度單元進行聯繫，通過每一個該視頻監控子系統中的該交互層調度單元對其該視頻監控子系統中的該子系統流媒體進行查找，最終查找到該客戶端需要的視頻信息，該視頻監控子系統的該子系統流媒體包括源流媒體以及中間級流媒體，該交互層調度單元包括源調度單元以及中間調度單元，該源調度單元負責該源流媒體的數據調度，該中間調度單元負責該中間級流媒體的數據調度，在該交互層調度單元對其該視頻監控子系統中的該子系統流媒體進行查找的過程中， 首先，由該中間調度單元對該中間級流媒體進行查找，如果找到視頻信息則由該中間調度單元將視頻信息轉發給該客戶端，如果沒有找到視頻信息則通過該源調度單元對該源流媒體進行查找，如果找到則由該源調度單元將視頻信息轉發給該客戶端。
全文摘要
本發明屬於一種視頻流媒體無互斥緩衝方法，涉及一種基於視頻調度的智能視頻路由方法，在大型視頻監控系統中的每一個視頻監控子系統中都設置級聯流媒體，該視頻監控子系統包括監控設備以及客戶端，每個該級聯流媒體都與該大型視頻監控系統中的每一個該視頻監控子系統共享，各個該視頻監控子系統通過該級聯流媒體實現不同的該視頻監控子系統之間的實時信息交換，從而使該視頻監控子系統中的該客戶端通過該級聯流媒體得到其他該視頻監控子系統的該監控設備所採集到的視頻監控信號，該視頻監控子系統還包括子系統流媒體，交互層調度單元負責該子系統流媒體之間的數據調度，調度單元與該交互層調度單元相對應，該調度單元負責該交互層調度單元之間的數據調度。
文檔編號H04N21/63GK102595192SQ201210057730
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月7日 優先權日2012年3月7日
發明者劉聰, 孫靖宇, 李新強, 柴炯, 郭小傳 申請人:深圳市信義科技有限公司