JP3872410B2

JP3872410B2 - Stream relay control method, apparatus, and program

Info

Publication number: JP3872410B2
Application number: JP2002305707A
Authority: JP
Inventors: 真樹谷川; 高志池田; 真也花野; 重彦牛島
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2022-10-21
Also published as: JP2004140745A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大規模なストリーム配信ネットワークサービスにおいて、上流ストリームサーバ、回線、もしくはネットワークの状態を監視して、上流故障時の配信制御を効率的に実現するためのストリーム中継制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インターネット上でのストリーム配信を行う場合、一般的には、ストリームコンテンツの要求および設定を行うストリーム設定プロトコル、設定に基づいて、ストリームコンテンツを配信するストリーム配信プロトコル、および、配信中のストリームコンテンツパケットの配信状況や配信品質の通知、サーバ−クライアント間の接続性状態の通知を行うストリーム制御プロトコルが用いられる。ＩＥＴＦ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴａｓｋＦｏｒｃｅ）で規定されるプロトコルとしては、ＲＴＳＰ（ＲｅａｌＴｉｍｅＳｔｒｅａｍｉｎｇＰｒｏｔｏｃｏｌ：ＲＦＣ２３２６）、ＲＴＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅＴｒａｎｓｐｏｒｔＰｒｏｔｏｃｏｌ：ＲＦＣ１８８９）、および、ＲＴＣＰ（ＲＴＰＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ：ＲＦＣ１８８９）があげられる。また、これら以外のプロトコルを用いてストリーム配信を行う際にも、上記機能を持ったプロトコルが利用されている。例として、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ社のＭＭＳプロトコル、ＲｅａｌＮｅｔｗｏｒｋ社のＲＤＴ，ＰＮＡプロトコルなどがあげられる。
【０００３】
一般的に、インターネット上のストリーム配信は、汎用のＰＣサーバ上のサーバアプリケーションにこれらのストリームプロトコルを実装することで実現されている。そのため、長時間配信を続けた際に、サーバアプリケーションがデッドロックを起こして停止してしまったり、当該アプリケーションからのパケットの送信が不安定になってしまい、クライアントユーザでのストリーム視聴が途絶えてしまうことが多かった。また、インターネットでの配信を行うため、ネットワークやネットワーク装置が故障してしまい、上流のストリームサーバからのストリームパケットが途絶えてしまい、同様にクライアントユーザのストリーム視聴が切断されてしまうことも多かった。
【０００４】
上記の場合において、ストリーム視聴ユーザに対して、視聴不可時間をできる限り低減するために、これまでは、クラスタリング技術、あるいは、ロードバランス技術により、ストリーム配信可能なストリームサーバに接続する手法が取られていた（例えば非特許文献１参照）。図３に示した従来のストリーム中継網の構成を参照して説明する。
【０００５】
ストリーム中継網はクライアント１０１，１０２とストリーム中継制御装置２００，２０１と上流ストリームサーバ３０１，３０２と接続振り分け装置４０１，４０２から構成される。接続振り分け装置４０１，４０２は一般にはロードバランサーまたはＬ４／Ｌ７スイッチと呼ばれる。また、複数のサーバを仮想的に一つのサーバとして扱うようにするクラスタ装置も同様の機能を有している。このクラスタ装置をハードウェアでなく、ソフトウェアにて実現する手法もある。
【０００６】
通常のストリーム配信では、クライアント１０１または１０２から視聴したいコンテンツに対する視聴要求情報が送信され、その情報は接続振り分け装置４０１にて、いずれかのストリーム中継制御装置２００または２０１に転送される。当該中継制御装置は、該情報を処理し、当該コンテンツを配信している上流ストリームサーバに視聴要求情報を送信する。その情報を接続振り分け装置４０２にて、いずれかの上流ストリームサーバ３０１または３０２に転送する。当該上流ストリームサーバでは、該情報を処理し、ストリーム中継制御装置２０１または２０２へストリームパケットを送信し、該ストリーム中継制御装置で、視聴要求を行ったクライアントに該ストリームパケットを送信することで、ストリーム配信が行われる。
【０００７】
ストリーム配信中に、当該コンテンツを配信中のストリームサーバアプリケーションが停止した場合、当該コンテンツの視聴が切断される。その後、クライアントから再度視聴要求が送信され、接続振り分け装置４０１、ストリーム中継制御装置２００または２０１を経由して、接続振り分け装置４０２へ該要求が到着する。接続振り分け装置４０２は、ストリームサーバアプリケーションが停止していることを検知し、停止していない上流ストリームサーバへ該要求を転送する。該要求を受信した上流ストリームサーバは、該情報を処理し、ストリームパケットを送信することで、引き続きストリーム視聴が行われる。
【０００８】
【非特許文献１】
ＴｏｎｙＢｏｕｒｋｅ「サーバ負荷分散技術」、オライリージャパン、２００１
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の技術では、接続振り分け装置にてクライアント、あるいは、ストリーム中継制御装置からの視聴要求情報を振り分ける必要があった。このような処理を行うためには装置で要求情報を解析する機能が必要であり、高価なシステムにより実現する必要があるという問題が生じていた。また、処理負荷が高く、かつ、上流ストリームサーバ等からのストリームパケットを多量に処理する必要もあるため、一つのストリームサーバからのストリーム送信可能能力が１Ｇｂｐｓ程度の大規模なものである場合には、接続振り分け装置を適用するのは非常に困難であるという問題も生じていた。
【００１０】
また、従来の技術では、接続振り分け装置もしくは振り分けソフトウェアにおいて、通信のためのＩＰアドレス、ポート番号を書き換えて、ストリーム中継制御装置あるいはストリームサーバに該要求情報を転送する必要があり、その処理負荷が大きいという問題とともに、アドレスを書き換えてしまうことによる通信の不整合が発生する可能性があるという問題も生じていた。
【００１１】
さらに、従来の技術では、ストリームサーバのサービス停止、ネットワーク切断等が起きない限り、接続振り分け装置もしくは振り分けソフトウェアでは、当該サービスの故障を検知することがでできないため、該ストリームサーバからのパケット送出間隔が、長時間配信し続けることにより変動してしまい、クライアントでの視聴品質が劣化したとしても、当該技術では対応することができず、視聴品質が劣化したサービスを続けなければならないという問題も生じていた。
【００１２】
本発明の目的は、大規模なストリーム配信ネットワークサービスにおいて、上流ストリームサーバの状態を監視して、上流ストリームサーバ故障時の配信制御を効率的に実現するストリーム中継制御方法、装置、およびプロ
グラムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１のストリーム中継制御方法では、クライアントからストリームコンテンツ視聴要求情報が送出されると、当該コンテンツを配信している上流ストリームサーバにコネクションを接続し、その後、前記上流ストリームサーバの故障を、前記上流ストリームサーバからのストリームパケットが単位時間当たりに許容されるパケット数よりも多く到着することを検知することで、検知すると、当該コンテンツを視聴しているクライアントに対して当該コンテンツが視聴不可であることを通知し、再度、該クライアントから当該コンテンツの視聴要求があった際に、故障が検知された上流ストリームサーバ以外の、当該コンテンツを配信している上流ストリームサーバへコネクションを切り替えて接続することで、当該コンテンツの配信を行う。
本発明の第２のストリーム中継制御方法では、コンテンツを配信している上流ストリームサーバが故障した際に、クライアントからの当該コンテンツの視聴要求があった場合に切り替える上流ストリームサーバをあらかじめ決定しておき、クライアントからストリームコンテンツ視聴要求情報が送出されると、当該コンテンツを配信している上流ストリームサーバにコネクションを接続し、その後、前記上流ストリームサーバの故障を検知すると、当該コンテンツを視聴しているクライアントに対して当該コンテンツが視聴不可であることを通知し、再度、該クライアントから当該コンテンツの視聴要求があった際に、故障が検知された上流ストリームサーバ以外の、前記のあらかじめ決定された上流ストリームサーバへコネクションを切り替えて接続することで、当該コンテンツの配信を行う。
本発明の第３のストリーム中継制御方法では、上流ストリームサーバと事前に通信して、各上流ストリームサーバが配信可能なコンテンツを知り、各コンテンツを配信可能な上流ストリームサーバのリストである候補サーバリストを作成しておき、クライアントからのコンテンツ視聴要求情報が送出されると、前記候補サーバリストから当該コンテンツを配信可能な上流ストリームサーバを選択して、該上流ストリームサーバにコネクションを接続し、その後、前記上流ストリームサーバの故障を検知すると、該上流ストリームサーバを前記候補サーバリストから除外し、当該コンテンツを視聴しているクライアントに対して当該コンテンツが視聴不可であることを通知し、再度、該クライアントから当該コンテンツの視聴要求があった際に、新たな候補サーバリストから上流ストリームサーバを選択し、該上流ストリームサーバへコネクションを切り替えて接続することで、当該コンテンツの配信を行う。
【００１４】
したがって、ストリーム中継制御装置において、上流ストリームサーバの状態を監視して、上流ストリームサーバ故障時の配信制御を効率的に実現することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は本発明の一実施形態のストリーム中継網の構成を示す図である。図１に示すように、ストリーム中継網はクライアント１０１，１０２とストリーム中継制御装置２００と上流ストリームサーバ３０１，３０２と回線２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃにより構成される。本実施形態では、ストリーム中継制御装置、上流ストリームサーバは１対しかないが、それぞれが多段に接続される場合も同様であることは言うまでもない。
【００１６】
図２はストリーム中継制御装置２００の構成例を示す図である。図２に示すように、ストリーム中継制御装置２００は回線終端部２０２ａ、２００ｂとパケット振り分け部２０３ａ、２０３ｂとリクエストパケット解析部２０４とコネクション制御処理部２０５とコネクション管理部２０６とパケット受信管理部２０７とコネクション切替処理部２０８と共通メモリ２０９から構成される。
【００１７】
回線終端部２０２ａはクライアント１０１または１０２から送信された、ストリームコンテンツの視聴要求情報を含むパケットを受信する。パケット振り分け部２０３ａは回線終端部２０２ａにて受信されたパケットを解析し、リクエストパケットの場合、視聴要求情報をリクエストパケット解析部２０４に通知する。リクエストパケット解析部２０４は視聴要求情報を解析して、視聴したいストリームコンテンツを同定し、コネクション制御処理部２０５に通知し、またコネクション切替処理部２０８から通知されたストリームサーバ情報をもとにして当該コンテンツの視聴要求を上流ストリームサーバ３０１または３０２に送信する。コネクション制御処理部２０５はリクエストパケット解析部２０４から通知されたストリームコンテンツを元に、上流ストリームサーバ３０１または３０２へコネクションを接続し、該コンテンツ視聴要求情報を送信し、その際、当該コンテンツを配信する上流ストリームサーバを同定するために、コネクション切替処理部２０８に問い合せを行う。回線終端部２０２ｂは上流ストリームサーバ３０１または３０２からパケットを受信する。パケット振分部２０３ｂは回線終端部２０２ｂで受信されたパケットを解析し、制御コネクション切断情報を含んでいた場合、その旨をコネクション管理部２０６に通知する。コネクション管理部２０６はパケット振分部２０３ｂからの通知により、コンテンツを配信していた上流ストリームサーバ３０１または３０２がコンテンツを配信することができなくなったと判断し、コネクションの切替を行う旨をコネクション切替処理部２０８に通知する。パケット受信管理部２０７は共通メモリ２０９から通知されたパケットが書きこまれた時刻を元にストリームパケットの受信間隔を算出し、該間隔をパケット不到着許容時間と比較し受信間隔の方が大きい場合、ストリーム配信故障と判断し、コネクション切替処理部２０８にその旨を通知する。コネクション切替処理部２０８はコネクション管理部２０６からの情報を元に、接続すべき上流ストリームサーバを決定し、コネクション制御処理部２０５に通知し、また、コネクション管理部２０６からの情報を元に、コンテンツを配信する際に接続する上流ストリームサーバの切替先をコネクション制御処理部２０５に通知する。共通メモリ２０９はクライアントからのパケットおよび上流ストリームサーバからのストリームパケットを格納する。
【００１８】
本実施形態の処理の流れについて以下に説明する。
【００１９】
（ストリーム配信処理）
クライアント１０１からストリームコンテンツの視聴要求情報を含むパケットがストリーム中継制御装置２００に到着し、回線終端部２０２ａで受信される。パケット振り分け部２０３ａは回線終端部２０２ａにて受信されたパケットを解析し、該パケットがリクエストパケットであると同定し、視聴要求をリクエストパケット解析部２０４に通知する。リクエストパケット解析部２０４は視聴要求情報を解析することにより、視聴したいストリームコンテンツを同定し、コネクション制御処理部２０５に当該情報を通知する。コネクション制御処理部２０５は、当該情報を元に、上流ストリームサーバへコネクションを接続し、当該コンテンツの視聴要求情報を送信する。その際、当該コンテンツを配信する上流ストリームサーバを同定するために、コネクション制御処理部２０５はコネクション切替処理部２０８に問い合わせを行う。コネクション切替処理部２０８は、当該情報を元に、接続すべき上流ストリームサーバを決定する。本実施形態では、当該コンテンツを配信する上流ストリームサーバが事前に定められているものとし、当該設定に従い、ストリームサーバ３０１が接続すべき上流ストリームサーバとして選択され、コネクション切替処理部２０８からコネクション制御処理部２０５に当該情報が通知される。コネクション制御処理部２０５は、当該サーバ情報を元にして、当該コンテンツの視聴要求を上流ストリームサーバ３０１に送信する。
【００２０】
上流ストリームサーバ３０１は、該要求情報を元に、当該コンテンツのストリーム配信処理を行い、ストリーム配信を行う。具体的には、上流ストリームサーバ３０１とストリーム中継制御装置２００との間にストリーム制御用のコネクションを接続し、その後、ストリームパケットをストリーム中継制御装置２００に送信する。ストリーム中継制御装置２００では、当該ストリームパケットを回線終端部２０２ｂで受信した後、共通メモリ２０９に格納し、回線終端部２０２ａからクライアント１０１に対して送信する。
【００２１】
（上流故障時の処理）
本説明では、上流ストリームサーバ３０１が故障したものとする。
【００２２】
上流ストリームサーバ３０１のサーバアプリケーションが何らかの原因で停止し、上流ストリームサーバ３０１からのストリームパケットの送信がなくなり、上流ストリームサーバ３０１とストリーム中継制御装置２００との制御コネクションも切断処理される。
【００２３】
ストリーム中継制御装置２００は、上流ストリームサーバ３０１からの制御コネクション切断情報を、回線２０１ｂを介して回線終端部２０２ｂにて受信し、パケット振り分け部２０３ｂにて、制御コネクションの切断情報であることが解析され、当該情報をコネクション管理部２０６に通知する。コネクション管理部２０６は、該情報を元にして、当該コンテンツを配信していた上流ストリームサーバ３０１が当該コンテンツを配信することができなくなったと判断し、コネクションの切替を行う旨をコネクション切替処理部２０８に通知する。コネクション切替処理部２０８は、当該情報を元にして、当該コンテンツを配信する際に接続する上流ストリームサーバを３０１から３０２に切り替えるようにコネクション制御処理部２０５に通知する。コネクション制御処理部２０５は、当該コンテンツを配信する上流ストリームサーバ３０１が配信できなくなった旨を当該コンテンツを視聴しているクライアント１０１に通知する。
【００２４】
（クライアントからの再視聴要求時の処理）
クライアント１０１は、当該コンテンツの再視聴を試みるために、当該コンテンツの視聴要求をストリーム中継制御装置２００に送信する。
【００２５】
ストリーム中継制御装置２００では、当該要求情報を元に、当該コンテンツを配信している上流ストリームサーバに接続を試みる。その際、接続する上流ストリームサーバがストリームサーバ３０２に切り替わっているため、上流ストリームサーバ３０２に視聴要求を送信する。
【００２６】
上流ストリームサーバ３０２は、視聴要求を元にして、当該コンテンツのストリーム配信処理を行い、ストリーム配信を行う。
【００２７】
このように、本実施形態では、ストリーム中継制御装置２００にて上流ストリームサーバの状態を監視して、上流故障時に、新たな視聴要求に対して、故障サーバと異なる上流ストリームサーバに対して接続を切替、当該コンテンツの配信を行う。
【００２８】
本実施形態では、ストリームを配信している上流ストリームサーバ３０１のサービスアプリケーションが停止した場合について説明したが、上流ストリームサーバ３０１とストリーム中継制御装置２００とを接続している回線２０１ｂが切断した等の故障が起きた場合でも同様の処理の流れにて、上流ストリームサーバの切替処理を行うことができる。
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施形態と同じ処理をする部分については、説明を省略する場合がある。
【００２９】
（ストリーム配信処理）
第１の実施の形態と同様にストリーム配信処理が行われたものとする。
【００３０】
（上流からのストリームパケット間欠受信時の処理）
本実施形態では、ストリームサーバ３０１でのサービスアプリケーションの停止、ネットワーク切断等はなく、上流ストリームサーバ３０１からのストリーム配信処理が不安定になり、ストリームパケットの送信が間欠的になった場合の処理について説明する。
【００３１】
上流ストリームサーバ３０１では、長時間ストリーム配信を続けたことなどの理由により、当該ストリームの配信処理が不安定になり、ストリームパケットの送信が間欠的になる。具体的には、数秒間ストリームパケットの配信が停止し、その後、ストリームパケットを送信するという現象を繰り返す。
【００３２】
ストリーム中継制御装置２００では、間欠的になった当該ストリームパケットを回線２０１ｂを介して、回線終端部２０２ｂにて受信し、共通メモリ２０９に格納する。共通メモリ２０９では、当該パケットが書き込まれた時刻をパケット受信管理部２０７に対して通知する。
【００３３】
パケット受信管理部２０７は、該情報を元にして、上流ストリームサーバ３０１から受信した当該ストリームパケットの受信間隔を算出する。さらに、算出結果と、予め定めておいたパケット不到着許容時間とを比較し、算出結果の方が大きい場合、上流ストリームサーバ３０１からのストリームパケット送出間隔が異常になり、ストリーム配信故障と判断し、その旨をコネクション切替処理部２０８に通知する。なお、以上では、ストリームパケットの受信間隔と、パケット不到着許容時間との比較を行ったが、共通メモリ２０９からの書き込み時刻情報から、パケット不到着許容時間経っても、新たな書き込み時刻情報が共通メモリ２０９から通知されないことをもって、ストリーム配信故障と判断してもかまわない。コネクション切替処理部２０８では、パケット受信管理部２０７からのストリーム配信故障の情報を元にして、第１の実施形態と同様に、上流ストリームサーバの切替処理を行う。
【００３４】
このように、本実施形態では、ストリーム配信を行っている上流ストリームサーバのサービスが停止していない状態でも、当該上流ストリームサーバからのストリームパケットの配信が不安定になり、一定時間ストリームパケットがストリーム中継制御装置２００に到着しない場合に、ストリーム配信故障と判断し、上流ストリームサーバを切り替える。
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１、第２の実施形態と同じ処理をする部分については、説明を省略する場合がある。
【００３５】
（ストリーム配信処理）
第１、第２の実施の形態と同様にストリーム配信処理が行われたものとする。
【００３６】
（上流からのストリームパケットバースト受信時の処理）
本実施形態では、上流ストリームサーバ３０１からのストリームパケットが、長時間配信を続けたなどの理由で不安定になり、パケットの配信は続けているが、バースト的に送信をしている場合について説明する。
【００３７】
上流ストリームサーバ３０１では、当該コンテンツの長時間配信を続けたなどの理由で送信間隔が不安定になり、送出すべきストリームパケットをあるタイミングに一気に送信し、その後瞬間的にパケットの送信を停止するという現象を繰り返す場合がある。この現象は一般的にはバースト送信と呼ばれている。
【００３８】
ストリーム中継制御装置２００では、当該状態になった上流ストリームサーバ３０１からのストリームパケットを、回線２０１ｂを介して、回線終端部２０２ｂにて受信し、共通メモリ２０９に格納する。共通メモリ２０９では、当該パケットが書き込まれた時刻をパケット受信管理部２０７に通知する。パケット受信管理部２０７は、当該情報を元にして、上流ストリームサーバ３０１から受信したストリームパケットが単位当たりの時間に到着した数を算出する。算出結果と、予め定められた単位時間当たりのパケット到着許容数とを比較し、算出結果の方が大きい場合、上流ストリームサーバ３０１からのストリームパケットがバースト送信されたものと判断し、上流ストリームサーバ３０１が故障と判断したとして、その旨をコネクション切替処理部２０８に対して通知する。
【００３９】
コネクション切替処理部２０８では、第２の実施形態と同様に、当該上流ストリームサーバ３０１が故障と判断して、上流ストリームサーバの切替処理を行う。
【００４０】
このように、本実施形態では、ストリーム配信を行っている上流ストリームサーバのサービスが停止していない状態でも、当該ストリームサーバからのストリームパケットの配信が不安定になり、許容される単位時間当たりのパケット到着許容数を上回るストリームパケットがストリーム中継制御装置に到着した場合に、ストリーム配信故障と判断し、上流ストリームサーバを切り替える。
［第４の実施の形態］
本実施形態では、ストリーム中継制御装置２００のコネクション制御処理部２０５は上流ストリームサーバ３０１、３０２と事前に通信して、これら上流ストリームサーバが配信可能なコンテンツを知り、各コンテンツを配信可能な上流ストリームサーバのリストである候補サーバリストを作成しておく。
【００４１】
（ストリーム配信処理）
第１、第２の実施の形態と同様にストリーム配信処理が行なわれたものとする。このとき、候補サーバリストから当該コンテンツを配信可能な上流ストリームサーバを選択し、該上流ストリームサーバにコネクションを接続する。
【００４２】
（上流故障時の処理）
コネクションを接続した上流ストリームサーバもしくはネットワークの故障があった場合、コネクション制御処理部２０５は、該上流ストリームサーバを候補サーバリストから除外する。再度、コンテンツ視聴要求があった際には、新たな候補サーバリストから上流ストリームサーバを選択し、該上流ストリームサーバにコネクションを接続する。
【００４３】
なお、ストリーム中継制御装置２００内の処理は専用のハードウェアにより実現されるもの以外に、その機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フロッピーディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、インターネットを介してプログラムを送信する場合のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体もしくは伝送波）、その場合のサーバとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含む。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ストリーム中継制御装置において、上流ストリームサーバの状態を監視して、上流ストリームサーバ故障時の配信制御を効率的に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のストリーム中継網の構成図である。
【図２】図１中のストリーム中継制御装置の構成図である。
【図３】従来のストリーム中継網の構成図である。
【符号の説明】
１０１，１０２クライアント
２００ストリーム中継制御装置
２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ回線
３０１，３０２上流ストリームサーバ
２０２ａ，２０２ｂ回線終端部
２０３ａ，２０３ｂパケット振分部
２０４リクエストパケット解析部
２０５コネクション制御処理部
２０６コネクション管理部
２０７パケット受信管理部
２０８コネクション切替処理部
２０９共通メモリ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stream relay control method and apparatus for efficiently realizing distribution control at the time of upstream failure by monitoring the state of an upstream stream server, line, or network in a large-scale stream distribution network service.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when performing stream distribution on the Internet, generally, a stream setting protocol for requesting and setting stream contents, a stream distribution protocol for distributing stream contents based on the settings, and stream contents being distributed A stream control protocol is used to notify a packet distribution status and distribution quality, and a server-client connectivity state. Protocols defined by IETF (Internet Engineering Task Force) include RTSP (Real Time Streaming Protocol: RFC2326), RTP (Real-time Transport Protocol: RFC1889), and RTCP (RTP Control: C89). A protocol having the above function is also used when stream delivery is performed using a protocol other than these. Examples include Microsoft's MMS protocol, Real Network's RDT, PNA protocol, and the like.
[0003]
Generally, stream distribution on the Internet is realized by implementing these stream protocols in a server application on a general-purpose PC server. For this reason, when the distribution is continued for a long time, the server application stops due to deadlock, or the packet transmission from the application becomes unstable, and the client user stops viewing the stream. There were many things. In addition, since delivery over the Internet is performed, a network or a network device breaks down, stream packets from an upstream stream server are interrupted, and client users are often disconnected from viewing the stream.
[0004]
In the above-mentioned case, in order to reduce the non-viewable time as much as possible for the stream viewing user, a method of connecting to a stream server capable of stream distribution by a clustering technique or a load balance technique has been used so far. (For example, refer nonpatent literature 1). This will be described with reference to the configuration of the conventional stream relay network shown in FIG.
[0005]
The stream relay network includes clients 101 and 102, stream relay control devices 200 and 201, upstream stream servers 301 and 302, and connection distribution devices 401 and 402. The connection distribution devices 401 and 402 are generally called load balancers or L4 / L7 switches. A cluster apparatus that handles a plurality of servers virtually as one server also has the same function. There is also a method of realizing this cluster device by software instead of hardware.
[0006]
In normal stream distribution, viewing request information for content desired to be viewed is transmitted from the client 101 or 102, and the information is transferred to one of the stream relay control devices 200 or 201 by the connection distribution device 401. The relay control apparatus processes the information and transmits viewing request information to the upstream stream server that distributes the content. The information is transferred to one of the upstream stream servers 301 or 302 by the connection distribution device 402. The upstream stream server processes the information, transmits the stream packet to the stream relay control apparatus 201 or 202, and transmits the stream packet to the client that has requested viewing by the stream relay control apparatus. Distribution is performed.
[0007]
When the stream server application that is delivering the content stops during the stream delivery, the viewing of the content is disconnected. Thereafter, the viewing request is transmitted again from the client, and the request arrives at the connection distribution device 402 via the connection distribution device 401 and the stream relay control device 200 or 201. The connection distribution device 402 detects that the stream server application has stopped, and transfers the request to the upstream stream server that has not stopped. The upstream stream server that has received the request processes the information and transmits a stream packet, thereby continuing to view the stream.
[0008]
[Non-Patent Document 1]
Tony Bourke “Server Load Balancing Technology”, O'Reilly Japan, 2001
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional technology, it is necessary to distribute viewing request information from the client or the stream relay control device in the connection distribution device. In order to perform such processing, a function of analyzing request information by the apparatus is necessary, and there has been a problem that it is necessary to realize it by an expensive system. In addition, since the processing load is high and it is necessary to process a large amount of stream packets from an upstream stream server or the like, the stream transmission capability from one stream server is a large scale of about 1 Gbps. There has also been a problem that it is very difficult to apply the connection distribution device.
[0010]
In the conventional technique, the connection distribution device or distribution software needs to rewrite the IP address and port number for communication and transfer the request information to the stream relay control device or the stream server. In addition to the large problem, there is a problem that communication inconsistency may occur due to rewriting of the address.
[0011]
Furthermore, in the prior art, unless the service of the stream server stops or the network is disconnected, the connection distribution device or distribution software cannot detect the failure of the service, so the packet transmission interval from the stream server However, even if the viewing quality at the client deteriorates due to continued distribution for a long time, the technology cannot cope with it, and there is a problem that the service with degraded viewing quality must be continued. It was.
[0012]
An object of the present invention, in a large-scale streaming network service monitors the status of the upstream stream server, stream relay control method for efficiently realizing the distribution control at the time of the upstream stream server failure, device, and program It is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the first stream relay control method of the present invention, when stream content viewing request information is sent from a client, a connection is connected to an upstream stream server that distributes the content, and then the failure of the upstream stream server, said that the stream packets from the upstream stream server detects a number arrival to than the number of packets allowed per unit time, when detecting, clients view the content the content is notified that a watchable respect, again, upstream when there is a viewing request for the content from the client, the failure is other than the upstream stream server sensed, it is delivering the content Switching connection to the stream server , Carry out the delivery of the content.
In the second stream relay control method of the present invention, when an upstream stream server that distributes content fails, an upstream stream server to be switched when a request for viewing the content is received from a client is determined in advance. When the stream content viewing request information is sent from the client, the client connects the connection to the upstream stream server that distributes the content, and then, when detecting the failure of the upstream stream server, the client viewing the content To the above-mentioned predetermined upstream stream other than the upstream stream server in which the failure is detected when the client requests to view the content again. Disconnect the connection to the server By Ete connecting, for distributing the content.
In the third stream relay control method of the present invention, a candidate server list that is a list of upstream stream servers that can communicate with upstream stream servers in advance, know the contents that can be distributed by each upstream stream server, and can distribute each content. When the content viewing request information is sent from the client, an upstream stream server that can deliver the content is selected from the candidate server list, and a connection is connected to the upstream stream server. When a failure of the upstream stream server is detected, the upstream stream server is excluded from the candidate server list, the client viewing the content is notified that the content cannot be viewed, and the client again When there is a request to view the content from Select upstream stream server from a new candidate server list, by connecting switches the connection to the upstream stream server, for distributing the content.
[0014]
Thus, the stream relay control device monitors the state of the upstream stream server, it is possible to control distribution of the time of the upstream stream server failure efficient implementation.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a stream relay network according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the stream relay network includes clients 101 and 102, a stream relay control device 200, upstream stream servers 301 and 302, and lines 201a, 201b, and 201c. In this embodiment, there is only one pair of stream relay control device and upstream stream server, but it goes without saying that the same applies when each of them is connected in multiple stages.
[0016]
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the stream relay control apparatus 200. As shown in FIG. 2, the stream relay control apparatus 200 includes line termination units 202a and 200b, packet distribution units 203a and 203b, a request packet analysis unit 204, a connection control processing unit 205, a connection management unit 206, and a packet reception management unit 207. A connection switching processing unit 208 and a common memory 209 are included.
[0017]
The line termination unit 202a receives the packet including the stream content viewing request information transmitted from the client 101 or 102. The packet distribution unit 203a analyzes the packet received by the line termination unit 202a, and in the case of a request packet, notifies the request packet analysis unit 204 of viewing request information. The request packet analysis unit 204 analyzes the viewing request information, identifies the stream content to be viewed, notifies the connection control processing unit 205, and based on the stream server information notified from the connection switching processing unit 208, A content viewing request is transmitted to the upstream stream server 301 or 302. The connection control processing unit 205 connects the connection to the upstream stream server 301 or 302 based on the stream content notified from the request packet analysis unit 204, transmits the content viewing request information, and distributes the content at that time. In order to identify the upstream stream server, the connection switching processing unit 208 is inquired. The line termination unit 202b receives a packet from the upstream stream server 301 or 302. The packet distribution unit 203b analyzes the packet received by the line termination unit 202b, and if it includes control connection disconnection information, notifies the connection management unit 206 to that effect. The connection management unit 206 determines that the upstream stream server 301 or 302 that has distributed the content can no longer distribute the content based on the notification from the packet distribution unit 203b, and indicates that the connection is switched. Notification to the unit 208. The packet reception management unit 207 calculates the reception interval of the stream packet based on the time when the packet notified from the common memory 209 is written, and compares the interval with the packet non-arrival allowable time and the reception interval is larger The stream distribution failure is determined, and the connection switching processing unit 208 is notified of this. The connection switching processing unit 208 determines an upstream stream server to be connected based on the information from the connection management unit 206, notifies the connection control processing unit 205, and based on the information from the connection management unit 206, the content Is notified to the connection control processing unit 205 of the switching destination of the upstream stream server to be connected. The common memory 209 stores packets from the client and stream packets from the upstream stream server.
[0018]
The process flow of this embodiment will be described below.
[0019]
(Stream delivery process)
A packet including stream content viewing request information arrives at the stream relay control device 200 from the client 101 and is received by the line termination unit 202a. The packet distribution unit 203a analyzes the packet received by the line termination unit 202a, identifies the packet as a request packet, and notifies the request packet analysis unit 204 of the viewing request. The request packet analysis unit 204 analyzes the viewing request information, identifies the stream content desired to be viewed, and notifies the connection control processing unit 205 of the information. Based on the information, the connection control processing unit 205 connects the connection to the upstream stream server, and transmits the content viewing request information. At that time, the connection control processing unit 205 makes an inquiry to the connection switching processing unit 208 in order to identify the upstream stream server that distributes the content. The connection switching processing unit 208 determines an upstream stream server to be connected based on the information. In this embodiment, it is assumed that an upstream stream server that distributes the content is determined in advance, and according to the setting, the stream server 301 is selected as an upstream stream server to be connected, and the connection switching processing unit 208 performs connection control processing. The information is notified to the unit 205. The connection control processing unit 205 transmits a viewing request for the content to the upstream stream server 301 based on the server information.
[0020]
Based on the request information, the upstream stream server 301 performs stream distribution processing of the content and performs stream distribution. Specifically, a connection for stream control is connected between the upstream stream server 301 and the stream relay control apparatus 200, and then the stream packet is transmitted to the stream relay control apparatus 200. In the stream relay control apparatus 200, the stream packet is received by the line termination unit 202 b, stored in the common memory 209, and transmitted from the line termination unit 202 a to the client 101.
[0021]
(Processing at upstream failure)
In this description, it is assumed that the upstream stream server 301 has failed.
[0022]
The server application of the upstream stream server 301 stops for some reason, the stream packet is not transmitted from the upstream stream server 301, and the control connection between the upstream stream server 301 and the stream relay control device 200 is also disconnected.
[0023]
The stream relay control device 200 receives the control connection disconnection information from the upstream stream server 301 at the line termination unit 202b via the line 201b, and analyzes that the packet distribution unit 203b is the control connection disconnection information. Then, the information is notified to the connection management unit 206. Based on the information, the connection management unit 206 determines that the upstream stream server 301 that has distributed the content can no longer distribute the content, and indicates that the connection switching unit 208 switches the connection. Notify Based on the information, the connection switching processing unit 208 notifies the connection control processing unit 205 to switch the upstream stream server to be connected when distributing the content from 301 to 302. The connection control processing unit 205 notifies the client 101 viewing the content that the upstream stream server 301 that distributes the content can no longer distribute.
[0024]
(Process when re-viewing request from client)
The client 101 transmits a viewing request for the content to the stream relay control apparatus 200 in order to try to view the content again.
[0025]
The stream relay control apparatus 200 attempts to connect to the upstream stream server that distributes the content based on the request information. At this time, since the upstream stream server to be connected is switched to the stream server 302, a viewing request is transmitted to the upstream stream server 302.
[0026]
The upstream stream server 302 performs stream distribution processing of the content based on the viewing request, and performs stream distribution.
[0027]
As described above, in this embodiment, the stream relay control apparatus 200 monitors the state of the upstream stream server, and when an upstream failure occurs, a connection to an upstream stream server different from the failed server is made in response to a new viewing request. Switch and distribute the content.
[0028]
In the present embodiment, the case where the service application of the upstream stream server 301 that distributes the stream is stopped has been described. However, the line 201b that connects the upstream stream server 301 and the stream relay control device 200 is disconnected. Even when a failure occurs, the upstream stream server can be switched in the same process flow.
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described. The description of the same processing as in the first embodiment may be omitted.
[0029]
(Stream delivery process)
It is assumed that stream distribution processing has been performed in the same manner as in the first embodiment.
[0030]
(Processing when receiving stream packets intermittently from upstream)
In the present embodiment, there is no service application stop or network disconnection in the stream server 301, and the stream distribution process from the upstream stream server 301 becomes unstable and the stream packet transmission is intermittent. explain.
[0031]
In the upstream stream server 301, the stream distribution process becomes unstable due to the fact that the stream distribution is continued for a long time, and the transmission of the stream packet becomes intermittent. Specifically, the phenomenon that the delivery of the stream packet is stopped for a few seconds and then the stream packet is transmitted is repeated.
[0032]
In the stream relay control apparatus 200, the stream packet that has become intermittent is received by the line termination unit 202b via the line 201b and stored in the common memory 209. The common memory 209 notifies the packet reception management unit 207 of the time when the packet is written.
[0033]
The packet reception management unit 207 calculates the reception interval of the stream packet received from the upstream stream server 301 based on the information. Further, the calculation result is compared with a predetermined packet non-arrival allowable time, and when the calculation result is larger, the stream packet transmission interval from the upstream stream server 301 becomes abnormal, and it is determined that the stream distribution has failed. The connection switching processing unit 208 is notified of this. In the above description, the stream packet reception interval and the packet non-arrival allowable time are compared. However, the new write time information is not changed even after the packet non-arrival allowable time has elapsed from the write time information from the common memory 209. It may be determined that there is a stream delivery failure by not being notified from the common memory 209. The connection switching processing unit 208 performs upstream stream server switching processing, as in the first embodiment, based on the stream delivery failure information from the packet reception management unit 207.
[0034]
As described above, in this embodiment, even when the service of the upstream stream server that performs the stream delivery is not stopped, the delivery of the stream packet from the upstream stream server becomes unstable, and the stream packet is streamed for a certain period of time. If it does not arrive at the relay control apparatus 200, it is determined that the stream distribution has failed, and the upstream stream server is switched.
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described. Note that description of the same processing as in the first and second embodiments may be omitted.
[0035]
(Stream delivery process)
It is assumed that stream distribution processing has been performed in the same manner as in the first and second embodiments.
[0036]
(Processing when receiving stream packet burst from upstream)
In this embodiment, the stream packet from the upstream stream server 301 becomes unstable due to the fact that it has been delivered for a long time, and the delivery of the packet is continued, but the case where it is transmitted in bursts will be described. To do.
[0037]
In the upstream stream server 301, the transmission interval becomes unstable due to reasons such as continuing to distribute the content for a long time, and stream packets to be transmitted are transmitted at a certain timing, and then the packet transmission is stopped instantaneously. This phenomenon may be repeated. This phenomenon is generally called burst transmission.
[0038]
In the stream relay control device 200, the stream termination unit 202b receives the stream packet from the upstream stream server 301 in this state via the line 201b and stores it in the common memory 209. The common memory 209 notifies the packet reception management unit 207 of the time when the packet is written. Based on this information, the packet reception management unit 207 calculates the number of stream packets received from the upstream stream server 301 at the time per unit. The calculation result is compared with a predetermined packet arrival allowable number per unit time. When the calculation result is larger, it is determined that the stream packet from the upstream stream server 301 is transmitted in bursts, and the upstream stream server If 301 determines that there is a failure, the connection switching processing unit 208 is notified of this.
[0039]
As in the second embodiment, the connection switching processing unit 208 determines that the upstream stream server 301 is out of order and performs switching processing of the upstream stream server.
[0040]
As described above, in this embodiment, even when the service of the upstream stream server that performs the stream delivery is not stopped, the delivery of the stream packet from the stream server becomes unstable, and the per unit time allowed. When stream packets exceeding the allowable number of packet arrivals arrive at the stream relay control device, it is determined that the stream delivery has failed, and the upstream stream server is switched.
[Fourth Embodiment]
In this embodiment, the connection control processing unit 205 of the stream relay control apparatus 200 communicates with the upstream stream servers 301 and 302 in advance to know the contents that can be distributed by these upstream stream servers, and the upstream stream that can distribute each content. Create a candidate server list, which is a list of servers.
[0041]
(Stream delivery process)
It is assumed that stream distribution processing has been performed in the same manner as in the first and second embodiments. At this time, an upstream stream server capable of delivering the content is selected from the candidate server list, and a connection is connected to the upstream stream server.
[0042]
(Processing at upstream failure)
When there is a failure in the upstream stream server or network to which the connection is connected, the connection control processing unit 205 excludes the upstream stream server from the candidate server list. When there is a content viewing request again, an upstream stream server is selected from the new candidate server list, and a connection is connected to the upstream stream server.
[0043]
Note that the processing in the stream relay control apparatus 200 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program for realizing the function is recorded on the recording medium in addition to the processing realized by dedicated hardware. The program may be read by a computer system and executed. The computer-readable recording medium refers to a recording medium such as a floppy disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk device built in the computer system. Furthermore, a computer-readable recording medium is a server that dynamically holds a program (transmission medium or transmission wave) for a short period of time, as in the case of transmitting a program via the Internet, and a server in that case. Some of them hold programs for a certain period of time, such as volatile memory inside computer systems.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the stream relay control device monitors the state of the upstream stream server, it is possible to control distribution of the time of the upstream stream server failure efficient implementation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a stream relay network according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of the stream relay control device in FIG. 1;
FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional stream relay network.
[Explanation of symbols]
101, 102 Client 200 Stream relay control devices 201a, 201b, 201c Lines 301, 302 Upstream stream servers 202a, 202b Line termination units 203a, 203b Packet distribution unit 204 Request packet analysis unit 205 Connection control processing unit 206 Connection management unit 207 Packet Reception management unit 208 Connection switching processing unit 209 Common memory

Claims

In a streaming network,
When the stream content viewing request information from the client is sent to connect the connection to the upstream stream server that distributes the content, then a failure of the upstream stream server, stream packets from said upstream stream server unit By detecting the arrival of more packets than allowed per time, if detected, the client viewing the content is notified that the content cannot be viewed, and again the client performed when there is a viewing request for the content, the failure is other than the upstream stream server is detected, by connecting switches the connection to the upstream stream server that delivers the content, the distribution of the content from Stream relay control method.

In a streaming network,
When an upstream stream server that distributes content fails, an upstream stream server to be switched when there is a request for viewing the content from a client is determined in advance, and stream content viewing request information is sent from the client If, to connect the connection to the upstream stream server that distributes the content, then, when detecting a failure of said upstream stream server, it the content to the client that is viewing the content is watchable notify, again, when there is a viewing request for the content from the client, the failure is other than the upstream stream server is detected, by connecting switch the connection to the predetermined upstream stream server , Stream relay control method of performing signal.

In a streaming network,
Communicating with upstream stream servers in advance, knowing the content that each upstream stream server can deliver, creating a candidate server list that is a list of upstream stream servers that can deliver each content, and requesting content viewing from clients When information is sent, the candidate from the server list by selecting the distributable upstream stream server the content, connects the connection to the upstream stream server, then, upon detecting a failure of said upstream stream server, the exclude upstream stream server from the candidate server list, when the content to the client that is viewing the content notifies that it is not viewed, there is again viewing request for the content from the client , upstream stream from a new candidate server list Select over bar, by connecting by switching the connection to said upstream stream server, stream relay control method for distributing the content.

In the stream relay control device,
Depending on the stream content viewing request information sent from the client after connection to the upstream stream server that delivers the content, the failure of the upstream stream server, per stream packet unit time from said upstream stream server Means for detecting by arriving more than the allowed number of packets ;
Means for notifying the client viewing the content that the content cannot be viewed when the failure is detected;
Again, in that it has means for connection when there is a viewing request for the content from the client, the connection is switched to the upstream stream server failure is delivering the content other than the upstream stream server sensed A stream relay control device.

In the stream relay control device,
Means for predetermining an upstream stream server to be switched when there is a content viewing request from a client when the upstream stream server delivering the content fails;
Depending on the stream content viewing request information sent from the client after connection to the upstream stream server that distributes the content, and means for detecting a failure of said upstream stream server,
Means for notifying the client viewing the content that the content cannot be viewed when the failure is detected;
Again, when there is a viewing request for the content from the client, the stream relay control apparatus characterized by having a means for connecting the connection switches to the predetermined upstream stream server.

In the stream relay control device,
A candidate server list that is a list of upstream stream servers that can deliver each content, created in advance by communicating with upstream stream servers in advance and knowing the contents that each upstream stream server can deliver;
Depending on the stream content viewing request information sent from the client, the candidate select the distributable upstream stream server the content from the server list, after connecting to said upstream stream server, detecting a failure of said upstream stream server Means to
Means for excluding the upstream stream server from the candidate server list when the failure is detected, and notifying a client viewing the content that the content cannot be viewed;
Again, streams, characterized in that a means when there is a viewing request for the content from the client, which selects the upstream stream server from a new candidate server list, connects the connection switches to the upstream stream server Relay control device.

A program for causing a computer to execute the stream relay control method according to any one of claims 1 to 3 .