一种基于智能家居的分布式视频转码系统的制作方法

技术特征：
1.一种基于智能家居的分布式视频转码系统，部署于智能家居系统中，其特征在于，所述智能家居系统包括若干计算节点；所述分布式视频转码系统部署在各计算节点上，并根据节点用途划分为中心调度节点和转码执行节点，所述中心调度节点分别与各转码执行节点有线和/或无线通信连接；所述中心调度节点用于系统资源分配、任务调度和视频合成，包括任务分解模块、视频合并模块和调度模块；所述任务分解模块自动将上传至中心调度节点的原始视频分割为多个分段视频基本流；所述调度模块用于为各转码执行节点分配对应的分段视频基本流，各转码执行节点对对应的分段视频基本流执行转码操作，得到转码分段视频基本流；所述视频合并模块用于接收来自各转码执行节点的转码分段视频基本流，并进行视频合并操作；得到转码视频基本流后，中心调度节点将转码视频基本流返回给用户并完成一次分布式视频转码操作。2.根据权利要求1所述的一种基于智能家居的分布式视频转码系统，其特征在于，所述任务分解模块通过如下步骤进行任务分解操作：a1自动接收上传至中心调度节点待转码的原始视频；a2读取原始视频长度；a3根据标准分割长度对原始视频进行分割，得到分段视频基本流；a4为每个分段视频基本流分配一条唯一索引码，建立索引目录；a5完成任务分解，得到索引目录和索引目录对应的分段视频基本流。3.根据权利要求2所述的一种基于智能家居的分布式视频转码系统，其特征在于，所述标准分割长度为预设值，剩余分段长度不满一个单位标准分割长度时，以剩余分段长度作为分割长度；分段视频基本流的首尾部分与相邻分段视频基本流设置有具备相同数据片段的数据冗余区，所述分段视频基本流首部的数据冗余区与其前一个分段视频基本流尾部的数据冗余区的数据相同；分段视频基本流尾部的数据冗余区与其后一个视频流首部的数据冗余区的数据相同；所述索引码为对应分段视频基本流的hash值，所述索引目录为hash值对应的merkle树；所述数据冗余区通过冗余起始位和冗余停止位在数据序列中进行标注；所述分段视频基本流未冗余部分通过图组起始位和图组停止位在数据序列中进行标注；所述数据序列在首尾两处标注有序列起始位和序列停止位。4.根据权利要求3所述的一种基于智能家居的分布式视频转码系统，其特征在于，各转码执行节点中还部署有负载采集模块；所述负载采集模块用于采集各转码执行节点的当前任务数与平均响应时间，并将当前任务数与平均响应时间实时发送给中心调度节点。5.根据权利要求4所述的一种基于智能家居的分布式视频转码系统，其特征在于，所述中心调度节点中还部署有权重计算模块；所述权重计算模块根据所述负载采集模块采集的当前任务数与平均响应时间计算各转码执行节点的权重；计算步骤如下：b1通过负载采集模块采集各转码执行节点的当前任务数q
n
与平均响应时间t
n
；其中，n为各转码执行节点序号；平均响应时间t
n
为最近k次执行转码相同数据量的平均时间，公式为：ti为第i次执行转码任务所花费时间；b2通过权重公式计算各转码执行节点的权重w
n
；
其中，权重公式为：n为各转码执行节点序号、q
n
为当前任务数。b3完成对所有转码执行节点的权重计算，并在新任务分配时，重新执行上述操作，完成权重更新。6.根据权利要求5所述的一种基于智能家居的分布式视频转码系统，其特征在于，所述调度模块通过如下步骤进行任务调度分配：c1接收来自任务分解模块的索引目录和索引目录对应的分段视频基本流；c2权重计算模块执行权重计算步骤，得到各转码执行节点的权重；c3将系统中所有转码执行节点的集合记为e＝{e1,e2,e3,
…
,e
n
}；c4相应的转码执行节点的权重的集合记为w＝{w1,w2,w3,
…
,w
n
}；c5将集合w中的元素按从大到小的顺序排序，排序后的集合记为v＝{v1,v2,v3,
…
,v
n
}其中v
j
>v
j 1
；c6排序后对应的转码执行节点集合记为f＝{f1,f2,f3,
…
,f
n
}；c7将步骤c1中的分段视频基本流按数据量从大到小排序，排序后的集合记为a＝{a1,a2,a3,
…
,a
n
},其中a
j
>a
j 1
；c8将集合a中的分段视频基本流依次分配给集合f中的转码执行节点。7.根据权利要求6所述的一种基于智能家居的分布式视频转码系统，其特征在于，所述转码执行节点预设有基于软件编程的转码器，并通过如下步骤进行视频转码：d1接收中心调度节点分配的分段视频基本流；d2接收分配的分段视频基本流对应hash值；d3接收中心调度节点分配转码任务，其中，转码任务包括解码、编辑和编码；d4通过hash值验证分段视频基本流的完整性；d5若分段视频基本流验证为完整则继续执行视频转码步骤，若分段视频基本流验证为不完整则向中心调度节点报错，并停止执行视频转码步骤；d6根据转码任务选择对应的转码器，其中，转码器包括解码器、编辑器和编码器；d7通过转码器对分段视频基本流进行转码操作，得到转码分段视频基本流；d8计算转码分段视频基本流的hash值并作为验证码，将转码前分段视频基本流的hash值作为索引码，将验证码、索引码和转码分段视频基本流打包，得到转码数据包；d9将转码数据包上传至中心调度节点，完成视频转码。8.根据权利要求7所述的一种基于智能家居的分布式视频转码系统，其特征在于，所述视频合并模块通过如下步骤进行视频合并操作：e1中心调度节点实时接收各转码执行节点上传的转码数据包；e2中心调度节点对转码数据包进行解包，得到验证码、索引码和转码分段视频基本流；e3中心调度节点验证转码分段视频基本流的完整性：计算转码分段视频基本流的hash值并与包内验证码进行比对；若一致则通过完整性验证并继续执行视频合并操作；若不一致则视为转码数据包损坏并返回步骤e1；e4将各转码分段视频基本流按照索引目录进行匹配，匹配通过对比索引码比对进行，重复e1-e3步骤，直至索引目录各项均建立匹配，并得到拼接序列；
e5解析各转码分段视频基本流的数据序列，验证转码丢帧情况：e6若图组起始位和图组停止位存在任一丢失，则视为主体丢帧，返回步骤e1并记录错误信号，否则执行下一步骤；e7若序列起始位和序列停止位存在任一丢失，则视为冗余区丢帧并执行丢帧补偿步骤，否则执行冗余合成步骤；其中：丢帧补偿步骤：f1检查相邻数据冗余区是否完整，即相邻数据冗余区是否同时具备冗余起始位和冗余停止位；若是则执行下一步骤；若否，则无法进行丢帧补偿，返回步骤e1并记录错误信号；f2将完整的数据冗余区衔接在相邻两个转码分段视频基本流之间，完成丢帧补偿步骤；冗余合成步骤：g1将拼接序列中相邻两个数据冗余区保留任一，另一数据冗余区进行去冗余；g2将保留的数据冗余区衔接在相邻两个转码分段视频基本流之间，完成冗余合成步骤；e8重复e5-e7步骤，直至各转码分段视频基本流均按照拼接序列进行拼接，完成视频合并，得到转码视频基本流。9.根据权利要求8所述的一种基于智能家居的分布式视频转码系统，其特征在于，所述中心调度节点中还部署有管理模块，所述管理模块用于管理各转码执行节点，包括各转码执行节点的注册、删除和监控；注册是指新的转码执行节点向管理模块发送注册信息，管理模块接收注册信息，确认通过后，才将新的转码执行节点加入系统，下次分配任务时，为其分配数据量最小的视频片段；删除是指能对已注册的转码执行节点进行节点删除，管理模块在删除前会记录已分配给该转码执行节点尚未完成的任务，并将尚未完成的任务发给调度模块，调度模块把尚未完成的任务重新放入待分配任务的队列；监控是指能对已注册的监控转码执行节点进行状态监测，包括工作/空闲，正常/故障；若出现故障状态，管理模块在会记录已分配给该转码执行节点尚未完成的任务，将尚未完成的任务发给调度模块，调度模块把尚未完成的任务重新放入待分配任务的队列。10.根据权利要求9所述的一种基于智能家居的分布式视频转码系统，其特征在于，所述中心调度节点为冗余节点，包括主节点和备节点，正常工作时，主节点和备节点都接受指令，进行资源调度和任务分配，只是备节点的指令并不输出到转码执行节点，只有主节点的指令输出；主节点和备节点保持通信，当备节点检测到主节点故障时，则进行切换，备节点成为主节点，输出备节点的指令，同时主节点进入故障状态，屏蔽主节点的指令输出。

技术总结
本发明提供的一种基于智能家居的分布式视频转码系统，涉及智能家居系统领域。本发明根据节点用途划分为中心调度节点和转码执行节点，充分利用智能家居系统中各计算节点的算力，且将任务进行分解，在单一节点出现故障时不会影响整个系统完成解码任务。此外，由于利用了很多空闲的计算节点，充分利用计算资源，避免了算力浪费并减少转码所需时间，具备广阔的市场应用前景；通过在每一段分段视频基本流的首尾均设置有数据冗余区，解决了分布式解码系统容易在首尾造成局部丢帧的情况，通过权重计算模块计算各转码执行节点的任务分配权重，从而保证整个系统的负载均衡，不会出现单一节点过载或单一节点空闲的情况。点过载或单一节点空闲的情况。点过载或单一节点空闲的情况。


技术研发人员：汪于迪 王霄麟
受保护的技术使用者：北京卡拉卡尔科技股份有限公司
技术研发日：2022.01.20
技术公布日：2022/5/25