本發(fā)明涉及音視頻流媒體應(yīng)用，尤其涉及一種基于線程池的tcp報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著5g技術(shù)的普及和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的優(yōu)化，音視頻流媒體應(yīng)用的領(lǐng)域愈發(fā)廣闊，從網(wǎng)絡(luò)直播、影視點(diǎn)播、視頻會(huì)議到安防監(jiān)控，音視頻已成為現(xiàn)代信息傳播的重要方式。

2、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)在音視頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中扮演著至關(guān)重要的角色，可以將音視頻內(nèi)容從源服務(wù)器分發(fā)到多個(gè)目標(biāo)設(shè)備或用戶，有助于減輕源服務(wù)器的負(fù)載，從而允許更廣泛的訪問(wèn)?？梢愿鶕?jù)網(wǎng)絡(luò)條件進(jìn)行智能路由，選擇最佳路徑來(lái)傳輸內(nèi)容，從而減少延遲、抖動(dòng)和丟包。流媒體轉(zhuǎn)發(fā)在提供高效、安全、可靠的音視頻內(nèi)容傳輸方面發(fā)揮著重要作用，是現(xiàn)代音視頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中不可或缺的一部分。

3、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)傳輸一般采用udp(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)或tcp(傳輸控制協(xié)議)兩大傳輸控制協(xié)議，用于在網(wǎng)絡(luò)中提供端到端的字節(jié)流傳輸。udp是無(wú)連接協(xié)議，不保證可靠交付，但數(shù)據(jù)傳輸快，適合視頻、音頻等實(shí)時(shí)應(yīng)用。使用udp時(shí)，應(yīng)用程序必須處理數(shù)據(jù)丟失、重復(fù)和順序錯(cuò)亂等問(wèn)題。tcp是面向連接的協(xié)議，提供可靠交付，數(shù)據(jù)傳輸慢，但提供了流量控制和丟包重傳機(jī)制，適合文件傳輸?shù)确菍?shí)時(shí)應(yīng)用。但伴隨網(wǎng)絡(luò)帶寬的提升以及音視頻流媒體多跨網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶匦?，現(xiàn)在較多音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸亦采用tcp方式傳輸。

4、當(dāng)前流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)采用的方案有單線程、多線程及線程池。單線程方案轉(zhuǎn)發(fā)效率偏低，轉(zhuǎn)發(fā)音視頻路數(shù)也較少，一般僅在較少流媒體路數(shù)的局域網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)采用。多線程方案轉(zhuǎn)發(fā)效率高，轉(zhuǎn)發(fā)音視頻路數(shù)也較多，但隨著轉(zhuǎn)發(fā)路數(shù)的增加，轉(zhuǎn)發(fā)線程數(shù)也會(huì)增加，線程數(shù)的增加會(huì)增加cpu的調(diào)度時(shí)間，導(dǎo)致線程轉(zhuǎn)發(fā)流數(shù)據(jù)的效率反而下降，因此多線程方案也不適合高路數(shù)音視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)場(chǎng)景。線程池方案的工作原理基于池化技術(shù)?，將資源或任務(wù)進(jìn)行復(fù)用，以減少重復(fù)創(chuàng)建和銷毀的開銷。線程池通過(guò)預(yù)先創(chuàng)建并維護(hù)多個(gè)線程，以減少頻繁創(chuàng)建和銷毀線程的開銷，從而提高程序的性能。因此線程池方案是流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的最適合方案。

5、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器是多路流輸入多路流輸出，且輸出流還會(huì)多于輸入流，比如多客戶同時(shí)請(qǐng)求同一路音視頻流的情形。線程池的某一線程負(fù)責(zé)處理tcp數(shù)據(jù)報(bào)文的接收及轉(zhuǎn)發(fā)，因線程調(diào)度的隨機(jī)性，會(huì)導(dǎo)致同一鏈路上的tcp報(bào)文會(huì)被不同線程調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)，這樣就會(huì)導(dǎo)致分發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文的亂序，雖然可以根據(jù)報(bào)文內(nèi)容的順序定義域字段進(jìn)行恢復(fù)，但會(huì)增加下一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)或者客戶應(yīng)用端接收的額外工作，不具備數(shù)據(jù)傳輸透明一致性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于線程池的tcp報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法及裝置，采用哈希算法、虛擬映射節(jié)點(diǎn)思想，確保線程池方案高效率轉(zhuǎn)發(fā)的前提下，實(shí)現(xiàn)輸入音視頻流的順序轉(zhuǎn)發(fā)，從而保證本流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的透明性和高效率。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案具體包括：

3、第一方面公開了一種基于線程池的tcp報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法，包括：

4、搭建高并發(fā)tcp服務(wù)，用于接收多路音視頻源數(shù)據(jù)，并對(duì)每一路音視頻源數(shù)據(jù)分配源數(shù)據(jù)通道id；

5、創(chuàng)建轉(zhuǎn)發(fā)源數(shù)據(jù)任務(wù)線程池，并設(shè)定線程池核心參數(shù)，線程池核心參數(shù)包括線程池最大線程數(shù)、線程池當(dāng)前處理線程id和最大轉(zhuǎn)發(fā)音視頻源通道數(shù)；

6、創(chuàng)建任務(wù)哈希環(huán)，其中，任務(wù)哈希環(huán)為由若干個(gè)點(diǎn)組成的圓環(huán)，每一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)；

7、根據(jù)最大轉(zhuǎn)發(fā)音視頻源通道數(shù)創(chuàng)建任務(wù)虛擬線程；

8、根據(jù)線程池最大線程數(shù)對(duì)任務(wù)虛擬線程進(jìn)行區(qū)段劃分；

9、根據(jù)線程池當(dāng)前處理線程id將實(shí)際線程映射至任務(wù)虛擬線程的區(qū)段；

10、根據(jù)源數(shù)據(jù)通道id將源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)映射至哈希環(huán)，并分配到相應(yīng)的任務(wù)虛擬線程節(jié)點(diǎn)，然后任務(wù)虛擬線程節(jié)點(diǎn)所在區(qū)段映射到實(shí)際線程轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

11、在一種實(shí)施方式中，線程池核心參數(shù)還包括任務(wù)虛擬線程數(shù)，根據(jù)最大轉(zhuǎn)發(fā)音視頻源通道數(shù)創(chuàng)建任務(wù)虛擬線程，包括：

12、根據(jù)最大轉(zhuǎn)發(fā)音視頻源通道數(shù)創(chuàng)建同等數(shù)量的任務(wù)虛擬線程，其中，任務(wù)虛擬線程按(2^32/numvt)*i映射到任務(wù)哈希環(huán)，i＝0～numvt-1，vt(i)代表索引為i的任務(wù)虛擬線程，numvt表示任務(wù)虛擬線程數(shù)。

13、在一種實(shí)施方式中，根據(jù)線程池最大線程數(shù)對(duì)任務(wù)虛擬線程進(jìn)行區(qū)段劃分，包括：

14、將任務(wù)虛擬線程劃分為與線程池最大線程數(shù)相等的區(qū)段。

15、在一種實(shí)施方式中，線程池核心參數(shù)還包括線程池當(dāng)前線程數(shù)與核心線程數(shù)，根據(jù)線程池當(dāng)前處理線程id將實(shí)際線程映射至任務(wù)虛擬線程的區(qū)段，包括：

16、采用線程池當(dāng)前處理線程id從小到大排序規(guī)則，順時(shí)針將實(shí)際線程逐一映射到每個(gè)虛擬線程區(qū)段，映射規(guī)則為：

17、

18、

19、其中ct(j)為索引為j的當(dāng)前處理線程，從0開始，最大為numct-1；zone(j)表示索引號(hào)為j的任務(wù)虛擬線程區(qū)段，numct表示線程池當(dāng)前線程數(shù)，numcorepool表示核心線程數(shù)，映射規(guī)則表示，若當(dāng)前線程數(shù)小于等于核心線程數(shù)，實(shí)際線程按1比2虛擬線程區(qū)段遞增映射；若當(dāng)前線程數(shù)大于核心線程數(shù)，實(shí)際線程按1比1虛擬線程區(qū)段遞增映射。

20、在一種實(shí)施方式中，任務(wù)虛擬線程節(jié)點(diǎn)所在區(qū)段映射到實(shí)際線程轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，包括：

21、計(jì)算源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)所在的任務(wù)虛擬線程的區(qū)段索引；

22、根據(jù)任務(wù)虛擬線程的區(qū)段索引得到實(shí)際線程，由實(shí)際線程轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

23、在一種實(shí)施方式中，當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)源數(shù)據(jù)任務(wù)線程池中的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)線程減少時(shí)，將實(shí)際線程映射的虛擬線程區(qū)段元素置空，映射到該虛擬線程區(qū)段的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)由前面的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)線程進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

24、在一種實(shí)施方式中，當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)源數(shù)據(jù)任務(wù)線程池中的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)線程增加時(shí)，將新增加的線程的id映射到空置的虛擬線程區(qū)段元素。

25、基于同樣的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明第二方面公開了一種基于線程池的tcp報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)裝置，包括：

26、tcp服務(wù)搭建模塊，用于搭建高并發(fā)tcp服務(wù)，用于接收多路音視頻源數(shù)據(jù)，并對(duì)每一路音視頻源數(shù)據(jù)分配源數(shù)據(jù)通道id；

27、轉(zhuǎn)發(fā)源數(shù)據(jù)任務(wù)線程池創(chuàng)建模塊，用于創(chuàng)建轉(zhuǎn)發(fā)源數(shù)據(jù)任務(wù)線程池，并設(shè)定線程池核心參數(shù)，線程池核心參數(shù)包括線程池最大線程數(shù)、線程池當(dāng)前處理線程id和最大轉(zhuǎn)發(fā)音視頻源通道數(shù)；

28、任務(wù)哈希環(huán)創(chuàng)建模塊，用于創(chuàng)建任務(wù)哈希環(huán)，其中，任務(wù)哈希環(huán)為由若干個(gè)點(diǎn)組成的圓環(huán)，每一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)；

29、任務(wù)虛擬線程創(chuàng)建模塊，用于根據(jù)最大轉(zhuǎn)發(fā)音視頻源通道數(shù)創(chuàng)建任務(wù)虛擬線程；

30、任務(wù)虛擬線程區(qū)段劃分模塊，用于根據(jù)線程池最大線程數(shù)對(duì)任務(wù)虛擬線程進(jìn)行區(qū)段劃分；

31、實(shí)際線程映射模塊，用于根據(jù)線程池當(dāng)前處理線程id將實(shí)際線程映射至任務(wù)虛擬線程的區(qū)段；

32、源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于根據(jù)源數(shù)據(jù)通道id將源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)映射至哈希環(huán)，并分配到相應(yīng)的任務(wù)虛擬線程節(jié)點(diǎn)，然后任務(wù)虛擬線程節(jié)點(diǎn)所在區(qū)段映射到實(shí)際線程轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

33、基于同樣的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明第三方面提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面所述的基于線程池的tcp報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法。

34、基于同樣的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明第四方面提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面所述的基于線程池的tcp報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法。

35、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益的技術(shù)效果如下：

36、本發(fā)明提出了一種基于線程池的tcp報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法，創(chuàng)建了轉(zhuǎn)發(fā)源數(shù)據(jù)任務(wù)線程池，并創(chuàng)建了任務(wù)哈希環(huán)，音視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)源數(shù)據(jù)通道哈希環(huán)處理模式，采用虛擬線程節(jié)點(diǎn)技術(shù)，分區(qū)段映射實(shí)現(xiàn)線程池轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)線程負(fù)載相對(duì)均衡，解決轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)線程忙閑不均的“傾斜”問(wèn)題；通過(guò)哈希環(huán)映射保證線程池轉(zhuǎn)發(fā)線程不會(huì)出現(xiàn)對(duì)同一源數(shù)據(jù)通道的轉(zhuǎn)發(fā)競(jìng)爭(zhēng)，從而保證tcp傳輸模式下數(shù)據(jù)報(bào)文的順序性，實(shí)現(xiàn)流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的透明性。