[发明专利]无缝、可扩缩的分布式媒体服务器

说明书

本发明一般地涉及分布的多媒体服务器。更具体地说，本发明涉及可扩缩的媒体服务器架构，该架构可以进行扩展以随着需求的增长支持更多的用户。在支持大负载时该结构是均衡的从而避免瓶颈。

“地球村”一词形象地说明，当今的技术已使从地球上的一点向另一点即时发送信息成为可能。使其成为可能的信息基础结构正在构建中。期望有一天，每个说明的多媒体材料都可以按需在地球上的任何地方传送。

上述设想正在按指数发展。如果可以将以前互联网使用的增长看作某种指标的话，那么，随着数字多媒体传送替代当前的模拟传送以及随着地球村成为现实，我们可以期望多媒体服务器基础结构按指数增长。

如果我们要满足这个按指数增长的需求，那么可扩缩性是非常重要的。如果在添加了额外硬件的情况下，系统能够支持更多的数据流(stream)，则该系统是可扩缩的。这里，数据流可以包括视频内容、音频内容、代表其他类型的信息的数据以及这些内容的组合。因而，可扩缩的服务器是一种服务器，它可以用额外的硬件升级，以便在用户增多时支持更多的数据流。如果硬件容量增加一倍时使服务器能够支持两倍数量的数据流，便获得了线性扩大。

开发一个可扩缩的分布式媒体服务器会遇到几个必须解决的问题。带宽瓶颈是常见的问题来源。系统成本是个竞争因素。使用昂贵的组件来增加组件带宽在经济上并不实用。

如果考虑到用户，则会在实现可扩缩设计时带来进一步的问题。并非所有多媒体内容生来都是平等的。例如，某些电影非常受欢迎并且整天经常会有人请求，会在特定的最佳时间出现需求高峰。其他电影的需求相对较少，但也需要使其可用，以供偶然需要它们的用户来选择。随着时间变化，媒体选择的受欢迎程度会发生变化，于是可扩缩架构在这方面也必须具有相应的灵活性。同时还会不断添加新的媒体选择，因而问题就更加复杂。

本发明提供了一个可扩缩的分布式媒体服务器架构，它通过模块方式解决上述问题。各个服务器单元(element)，每个都有多个网络接口电路和多个媒体存储设备，构成了该架构的信息存储的组成部分(component)。多个交换单元以交错方式与服务器单元相连，从而定义了一个分布式的网络。

单个服务器单元可用于向少量用户提供媒体。但是，只要通过添加更多的服务器单元和相关联的交换单元，便可随时对该架构进行扩展，从而容纳更多的用户。服务器单元与交换单元间的交错连接支持均衡的分布式服务器系统。

为进一步均衡系统和避免瓶颈，与媒体存储设备相关联的数据结构将这些设备组织为条带组。会对条带组进行排列，以使一个给定的媒体选择分配给一个条带组，并因而以分布方式存储在服务器单元集合间。需求量大的选择则存储为多个副本，每个副本均分配给不同的条带组。结果便可以得到一个高度均衡、可扩缩的媒体服务器系统，该系统可以充分利用其各组成部分的可用带宽。

为了更深入地了解本发明以及其目标和优点，请参阅下列说明和附图。

图1是一个客户-服务器网络图，表示使服务器单元与多个客户系统相连的当前优选方式；

图2表示替换的客户-服务器网络配置；

图3表示依照本发明服务器单元及交换单元如何进行交错连接；

图4是数据结构图表，表示依照本发明如何将媒体存储设备组织为条带组以及如何在不同的服务器单元间分布数据；以及

图5是软件架构图表，表示使用本发明的系统用于数据传送的消息交换。

图1表示用于实施本发明的可扩缩服务器的当前优选架构。可扩缩的媒体服务器是分布式媒体服务器，由称为服务器单元的模块单元构成。图1显示了单个服务器单元10。单个服务器单元可用于向少量用户提供媒体内容。实际上，会将多个服务器单元结合在一起，如下所述，来构建可扩缩的分布式媒体服务器系统。

服务器单元10可以使用现货供应的计算机部件进行构建。所示的实施例采用了PCI总线12，有多个媒体存储设备14通过适当的接口，如既快又宽的SCSI接口，挂接到该总线。媒体存储设备14可以是磁盘驱动器或类似设备。还有多个网络接口电路16挂接到PCI总线12上。这些可以是现货供应的网卡，如以太网卡。为了说明目的，图1中显示了四个网络接口电路。根据应用以及各组成部分使用的带宽，网卡的个数也可以不同。