視頻會(huì)議系統(tǒng)跨域分布式升級(jí)方法研究

余俊 萬喬喬 范志英

摘 要：視頻會(huì)議系統(tǒng)跨域分級(jí)部署存在終端分散、分級(jí)管理等缺點(diǎn)，為解決終端軟件無法自動(dòng)升級(jí)，升級(jí)效率低下等問題，提出了一種視頻會(huì)議系統(tǒng)跨域分布式升級(jí)方法。首先，基于MD5算法生成軟件版本摘要文件，通過軟件版本摘要文件的對(duì)比，進(jìn)行差異化升級(jí)，減少升級(jí)內(nèi)容;其次，將分布式計(jì)算融入升級(jí)過程中，解決視頻會(huì)議系統(tǒng)的軟件跨域同步問題，實(shí)現(xiàn)一處發(fā)布、全域升級(jí)，以提升視頻會(huì)議系統(tǒng)升級(jí)效率。文章闡述了該方法的流程設(shè)計(jì)及基于該方法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的分布式升級(jí)服務(wù)和客戶端。此方法可適用于常見的跨域軟件系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：視頻會(huì)議系統(tǒng);軟件升級(jí);MD5;分布式計(jì)算;分布式協(xié)同;訂閱發(fā)布

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2020）02-00-03

0 引 言

視頻會(huì)議系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于政府、軍隊(duì)、企業(yè)、醫(yī)療、通信、交通等領(lǐng)域，在持續(xù)提升用戶溝通效率、縮減企業(yè)差旅費(fèi)用成本、提高管理成效等方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)[1]。

在某些特殊領(lǐng)域，跨域的視頻會(huì)議系統(tǒng)顯得尤為重要，不同于一般企業(yè)內(nèi)部的視頻會(huì)議，一方面，對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性、穩(wěn)定性的要求更高，一旦正式開通并提供服務(wù)，不允許服務(wù)中斷或性能下降的問題出現(xiàn);另一方面，系統(tǒng)本身規(guī)模較大，節(jié)點(diǎn)成千上萬，并發(fā)的數(shù)據(jù)通信量大，且需根據(jù)樹形節(jié)點(diǎn)特征跨域分布，分域提供服務(wù)。

利用傳統(tǒng)的軟件在線升級(jí)方法難以滿足跨域視頻會(huì)議系統(tǒng)的性能要求，因此，本文首次提出了一種實(shí)時(shí)、高效、可靠的針對(duì)跨域視頻會(huì)議系統(tǒng)的軟件升級(jí)方法。

1 跨域視頻會(huì)議系統(tǒng)介紹

視頻會(huì)議系統(tǒng)基于C/S架構(gòu)，以跨平臺(tái)軟件服務(wù)化框架為基礎(chǔ)，采用開放業(yè)務(wù)平臺(tái)與服務(wù)器/視頻業(yè)務(wù)客戶端方式部署，各視頻業(yè)務(wù)終端向服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證和注冊(cè)，具有視頻會(huì)議、視頻指揮、文件傳輸、發(fā)送短消息等業(yè)務(wù)功能，業(yè)務(wù)可按需定制，具有高度靈活性和擴(kuò)展性。

在某些特殊行業(yè)，用戶編制為樹形結(jié)構(gòu)，有著嚴(yán)格的層級(jí)關(guān)系，僅在中心部署一個(gè)服務(wù)器無法滿足用戶層次化的視頻業(yè)務(wù)需求。因此，需要對(duì)視頻會(huì)議系統(tǒng)進(jìn)行分域部署，在頂層節(jié)點(diǎn)部署一級(jí)服務(wù)中心，在各分域節(jié)點(diǎn)部署二級(jí)服務(wù)中心，各視頻業(yè)務(wù)終端向其歸屬域服務(wù)器注冊(cè)，實(shí)現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)。

跨域部署后，視頻業(yè)務(wù)客戶端分散在不同的域，部署在各個(gè)地方，且形態(tài)多樣，人工升級(jí)維護(hù)極其不便，為了實(shí)現(xiàn)跨域視頻業(yè)務(wù)系統(tǒng)客戶端的自動(dòng)在線升級(jí)、在線更新，必須實(shí)現(xiàn)一種跨域的在線升級(jí)方法，在某個(gè)域中進(jìn)行版本發(fā)布，通過分布式同步技術(shù)實(shí)現(xiàn)全域的視頻業(yè)務(wù)客戶端版本信息同步。

2 傳統(tǒng)的在線升級(jí)流程

傳統(tǒng)的軟件在線升級(jí)主要研究方向集中在軟件系統(tǒng)本身，力圖通過提高軟件系統(tǒng)自身的容錯(cuò)能力來實(shí)現(xiàn)版本同步、接口翻譯、錯(cuò)誤檢查和自動(dòng)回退等功能[2]。系統(tǒng)在線升級(jí)的方法加大了軟件系統(tǒng)的復(fù)雜程度，與視頻會(huì)議系統(tǒng)的高可靠性和實(shí)時(shí)性相矛盾。傳統(tǒng)方法的理想升級(jí)過程如圖1所示。

同時(shí)，考慮到傳統(tǒng)軟件在線升級(jí)方法大部分是針對(duì)嵌入式設(shè)備，按照傳輸升級(jí)固件途徑，主要方法分為以下幾種：

（1）可通過串口RS 232/RS 485、CAN總線傳輸信息，但傳輸距離受限，實(shí)際應(yīng)用意義不大[3];

（2）若使用SD卡或U盤傳輸信息，那么對(duì)于分布較廣的終端來說，需要隨身帶U盤或SD卡去現(xiàn)場(chǎng)才能升級(jí)[4]，對(duì)于遠(yuǎn)程升級(jí)而言無實(shí)際意義;

（3）無線網(wǎng)絡(luò)傳輸過程引導(dǎo)程序復(fù)雜，代碼量大，不適用于傳輸較大的固件[5]。

以上各方法均難以滿足視頻會(huì)議系統(tǒng)跨域、終端數(shù)量多、終端分布廣、遠(yuǎn)程升級(jí)等方面對(duì)系統(tǒng)升級(jí)的要求，且升級(jí)可靠性不高，容易造成資源浪費(fèi)。

3 跨域在線升級(jí)方案設(shè)計(jì)

3.1 流程設(shè)計(jì)

由于跨域的視頻會(huì)議系統(tǒng)是客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)模式[6]，相應(yīng)的在線升級(jí)算法也包括服務(wù)端和客戶端兩部分，并且支持多軟件同時(shí)在線升級(jí)。

在服務(wù)端，此算法首先創(chuàng)建升級(jí)文件根目錄，存放待升級(jí)客戶端軟件版本，利用MD5算法對(duì)客戶端軟件安裝后的目錄下所有文件包括子目錄下的所有文件進(jìn)行遞歸遍歷[7]，遞歸遍歷所有節(jié)點(diǎn);針對(duì)節(jié)點(diǎn)遍歷過程，創(chuàng)建軟件版本摘要文件，標(biāo)識(shí)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)信息及文件信息，供客戶端使用;將此算法用C++封裝成服務(wù)，并以命令的形式創(chuàng)建觸發(fā)器，最后啟動(dòng)服務(wù)即可實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)服務(wù)端。服務(wù)端算法流程如圖2所示。

客戶端首次運(yùn)行時(shí)，將提示是否做全面升級(jí)，并遍歷本地升級(jí)目錄，創(chuàng)建本地軟件校驗(yàn)和列表，然后以消息中間件的形式從服務(wù)端獲取校驗(yàn)和列表，對(duì)比這兩個(gè)校驗(yàn)和列表，若不相同，則刪除出現(xiàn)在本地校驗(yàn)和列表但不在服務(wù)器校驗(yàn)和列表中的文件，下載出現(xiàn)在服務(wù)器校驗(yàn)和列表但不出現(xiàn)在本地校驗(yàn)和列表中的文件?？蛻舳怂惴鞒倘鐖D3所示。

算法在性能方面的優(yōu)勢(shì)如下：

（1）節(jié)省帶寬，自動(dòng)檢查客戶的軟件版本，并以壓縮形式下載僅需要更新的應(yīng)用組件;

（2）安全性高，增加了防火墻服務(wù)，只有授權(quán)的客戶才能下載升級(jí)軟件，且能讓客戶與服務(wù)器通過防火墻安全地進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)可雙向通信，也可使用公鑰證書進(jìn)行完全加密。

3.2 升級(jí)服務(wù)設(shè)計(jì)

跨域的在線升級(jí)服務(wù)共設(shè)計(jì)為五個(gè)模塊，分別為軟件版本庫管理、校驗(yàn)和列表管理、域內(nèi)更新推送、跨域分布式同步、日志收集，如圖4所示。

軟件版本庫管理：軟件版本信息管理包括軟件版本的導(dǎo)入和檢出，內(nèi)部保存每個(gè)對(duì)象的標(biāo)識(shí)及服務(wù)器的運(yùn)行地址，并對(duì)外提供統(tǒng)一的軟件版本檢索接口，以滿足客戶端對(duì)軟件各階段版本的更新需求。

校驗(yàn)和列表文件管理：提供基于MD5算法校驗(yàn)和列表文件計(jì)算服務(wù)，管理校驗(yàn)和列表文件，根據(jù)校驗(yàn)和列表文件對(duì)軟件版本庫建立映射關(guān)系。一方面，每當(dāng)軟件版本有更新時(shí)，便自動(dòng)斷開服務(wù)，重新計(jì)算數(shù)據(jù)文件，生成新的文件列表;另一方面，每當(dāng)客戶端進(jìn)行軟件版本請(qǐng)求時(shí)，負(fù)責(zé)對(duì)比客戶端軟件版本校驗(yàn)和文件，完成差異化模塊提取。

跨域分布式同步：基于ZooKeeper分布式同步中間件，實(shí)現(xiàn)域間的軟件版本同步，首先通過同步版本校驗(yàn)和列表文件，然后基于校驗(yàn)和文件實(shí)現(xiàn)差異化更新，實(shí)現(xiàn)僅需一個(gè)域更新版本，便可全域版本同步的功能。

域內(nèi)更新推送：此模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)本域內(nèi)客戶端用戶的軟件版本升級(jí)，基于一種消息訂閱發(fā)布模式[8]，實(shí)現(xiàn)版本校驗(yàn)和文件推送和拉取?？蛻舳藢?shí)現(xiàn)更新主要有兩種方式，一種是版本推送模式，服務(wù)器有版本更新時(shí)，向各訂閱客戶端主動(dòng)推送版本校驗(yàn)和文件及在線升級(jí)數(shù)據(jù)文件;另一種是版本拉取模式，客戶端主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送版本校驗(yàn)和文件，檢查是否有更新，若有更新，服務(wù)器向客戶端發(fā)送在線升級(jí)文件，完成更新。

日志收集：實(shí)時(shí)收集在線升級(jí)相關(guān)的各種日志信息，包括版本更新信息、跨域版本同步信息、域內(nèi)客戶端在線升級(jí)信息等，對(duì)日志進(jìn)行自動(dòng)分析，并對(duì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況進(jìn)行告警提示。

3.3 跨域版本信息同步實(shí)現(xiàn)

ZooKeeper是Apache Hadoop的一個(gè)子項(xiàng)目，主要用來解決分布式應(yīng)用中遇到的一些數(shù)據(jù)管理和同步問題[9]，跨域的版本信息同步基于ZooKeeper，在跨域在線升級(jí)服務(wù)之間建立一條數(shù)據(jù)同步鏈，由于域與域之間采用骨干通信網(wǎng)絡(luò)，多為光纖和有線網(wǎng)絡(luò)，足以支撐一條數(shù)據(jù)同步鏈，因此在數(shù)據(jù)同步鏈技術(shù)上實(shí)現(xiàn)版本校驗(yàn)和數(shù)據(jù)同步，通過差異化對(duì)比實(shí)現(xiàn)軟件版本同步，進(jìn)而完成跨域版本信息同步，如圖5所示。

基于數(shù)據(jù)同步鏈，只需要在數(shù)據(jù)鏈中某一個(gè)升級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)部署軟件版本，然后通過分布式數(shù)據(jù)同步技術(shù)，各級(jí)服務(wù)器間接完成軟件版本同步，所有客戶端通過訂閱-發(fā)布模式完成軟件的在線升級(jí)，對(duì)大容量的視頻會(huì)議系統(tǒng)來說實(shí)現(xiàn)了“一次部署，全面升級(jí)”的目標(biāo)，不僅減少了人為誤差，且靈活高效。

3.4 單域客戶端在線升級(jí)實(shí)現(xiàn)

單域客戶端節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，無法針對(duì)每個(gè)客戶端提供單獨(dú)的服務(wù)進(jìn)行軟件升級(jí)，因此采用高性能消息中間件實(shí)現(xiàn)，基于消息訂閱發(fā)布模型，將軟件版本信息發(fā)布到消息中間件，由消息中間件負(fù)責(zé)將信息推送到所有訂閱客戶端，實(shí)現(xiàn)各客戶端軟件的升級(jí)更新，如圖6所示。

采用訂閱發(fā)布的模型進(jìn)行軟件更新升級(jí)具有以下特點(diǎn)：

（1）在線升級(jí)的各服務(wù)模塊及其所在服務(wù)器與視頻會(huì)議各終端之間完全解耦和;

（2）在線升級(jí)服務(wù)器發(fā)布的單個(gè)事件可被發(fā)送到多個(gè)訂閱者，特別適合視頻會(huì)議系統(tǒng)終端用戶數(shù)較多的情形;

（3）在線升級(jí)服務(wù)的多個(gè)實(shí)例可在不同機(jī)器上運(yùn)行，使得處理負(fù)載分?jǐn)偟皆S多CUP上。

4 結(jié) 語

跨域信息系統(tǒng)客戶端軟件的實(shí)時(shí)更新與維護(hù)較為繁瑣，本文提出了一種新的在線升級(jí)算法，有效規(guī)避了傳統(tǒng)在線升級(jí)方法的不足;并充分利用訂閱發(fā)布消息模型、分布式數(shù)據(jù)管理、分布式數(shù)據(jù)同步等技術(shù)[10]，設(shè)計(jì)了一種跨域的信息系統(tǒng)在線升級(jí)方案，特別適合于分布范圍廣、系統(tǒng)容量大、并發(fā)程度高的系統(tǒng)，且實(shí)時(shí)性、高效性、可靠性強(qiáng)，目前已成功應(yīng)用于某大型視頻會(huì)議系統(tǒng)中，具有一定的推廣價(jià)值。

參 考 文 獻(xiàn)

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