李賢軍

安徽四創(chuàng)電子股份有限公司，安徽合肥 230088

基于信號量的視頻監(jiān)控API設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李賢軍

安徽四創(chuàng)電子股份有限公司，安徽合肥 230088

隨著平安城市不斷推進(jìn)，視頻監(jiān)控成為國家建設(shè)的重點(diǎn)。在視頻監(jiān)控中，監(jiān)控客戶端為重要的組成部分，所有視頻、錄像都要通過客戶端進(jìn)行調(diào)閱查看，可見穩(wěn)定高效的視頻監(jiān)控客戶端的接口（API）設(shè)計(jì)是比較重要的。從目前來看，各視頻廠家提供視頻API各不相同，或多或少都存在著一些問題，使用不習(xí)慣；而且，由于國內(nèi)專業(yè)技術(shù)封閉不公開，對于視頻監(jiān)控API的設(shè)計(jì)也沒有太多相關(guān)關(guān)鍵的資料可循。本文以信號量技術(shù)為核心基礎(chǔ)，提供了一套視頻監(jiān)控API設(shè)計(jì)方案，并予以實(shí)現(xiàn)，以促進(jìn)視頻監(jiān)控客戶端穩(wěn)定性和高效性。

信號量；視頻監(jiān)控；API；多線程

在軟件開發(fā)中，我們常用到計(jì)算機(jī)的各種技術(shù)，其中一種就是多線程（或進(jìn)程）互斥與同步。對于不同的操作系統(tǒng)，線程的互斥與同步實(shí)現(xiàn)方式各不相同，對于windows和Linux系統(tǒng)都有如下方式：消息隊(duì)列、信號量和共享內(nèi)存，其中信號量是在控制多線程同步中使用比較多一種方式。信號量是一個(gè)整數(shù)：大于或等于0時(shí)代表可供并發(fā)進(jìn)程使用的資源實(shí)體數(shù)；小于0時(shí)代表正在等待使用臨界區(qū)的進(jìn)程數(shù)；用于互斥的信號量初始值應(yīng)大于0。在視頻監(jiān)控API開發(fā)中，我們經(jīng)常需要同時(shí)操作、或者快速操作某一功能（如視頻播放、視頻控制、云臺控制等），此時(shí)會在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行很多次操作，并且所有的操作都需要通過網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器進(jìn)行交互。將信號量結(jié)合到視頻API設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中，利用信號量特點(diǎn)，控制多線程并發(fā)將操作指令按操作順序發(fā)送出去，并異步等待接收操作結(jié)果。

1 視頻監(jiān)控API基本組成

通用的視頻監(jiān)控客戶端API設(shè)計(jì)的基本邏輯組成，包括：對外接口、視頻管理、視頻設(shè)備管理服務(wù)器和視頻服務(wù)器。對外接口，是直接面向用戶使用的接口，如登陸、退出、實(shí)時(shí)視頻播放與停止、云臺控制、錄像查閱與點(diǎn)播控制等；視頻設(shè)備管理服務(wù)器，是負(fù)責(zé)所有設(shè)備管理和與客戶端交互的服務(wù)端，處理一切客戶的請求；視頻服務(wù)器，為流媒體服務(wù)器，負(fù)責(zé)監(jiān)控?cái)z像頭的視頻流轉(zhuǎn)發(fā)，以供客戶端點(diǎn)播；視頻管理模塊，為視頻監(jiān)控API設(shè)計(jì)中最為核心部分，負(fù)責(zé)對外接口、視頻設(shè)備管理服務(wù)器以及視頻服務(wù)器之間的一切邏輯管理，包括有多線程控制、網(wǎng)絡(luò)通信、服務(wù)連接管理、視頻連接管理、事務(wù)管理等。

對外接口和視頻管理模塊為本文視頻監(jiān)控API主要部分，尤其對于視頻管理部分設(shè)計(jì)是非常重要的，該部分設(shè)計(jì)的優(yōu)良，關(guān)乎整個(gè)視頻監(jiān)控API穩(wěn)定性與高效性。以下內(nèi)容著重結(jié)合使用信號量技術(shù)，來設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)視頻管理模塊。

2 信號量在API中的應(yīng)用

圖1

信號量為視頻管理模塊設(shè)計(jì)中重要應(yīng)用部分，是同步各個(gè)線程的關(guān)鍵。如圖1所示，在視頻監(jiān)控API設(shè)計(jì)中，將所有客戶端每一個(gè)請求的指令轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)的事務(wù)，再結(jié)合信號量的變量，在這里我們將結(jié)合信號量的事務(wù)為一個(gè)任務(wù)。在請求時(shí)，生成的任何一個(gè)任務(wù)都有一個(gè)唯一的遞增的編號ID，同時(shí)也是一個(gè)操作序列號，表示操作的先后順序，請求通常在一個(gè)線程中，在通過網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器發(fā)送信息之前，初始化信號量為無信號狀態(tài)，此時(shí)調(diào)用任務(wù)發(fā)送信息并同時(shí)置信號量為定時(shí)等待狀態(tài)。在等待服務(wù)器返回過程中，利用信號量特點(diǎn)，控制線程間安全，可以同時(shí)并發(fā)多個(gè)請求，此時(shí)各個(gè)接口的調(diào)

用是線程安全的，客戶端可以同時(shí)調(diào)用當(dāng)前接口或其他接口，以快速完成其他指令的調(diào)用，避免了客戶端由于網(wǎng)絡(luò)原因，或服務(wù)器處理慢等原因出現(xiàn)時(shí)間上累積等待響應(yīng)問題，最終導(dǎo)致客戶端崩潰。

在客戶端發(fā)出信息以后，為避免由于各種異常請求無法返回原因，信號量統(tǒng)一采用的是定時(shí)等待，在固定的時(shí)間內(nèi)如果服務(wù)器對于請求依然沒有反饋，信號量會自動(dòng)產(chǎn)生信號，讓等待以超時(shí)的形式觸發(fā)，終止客戶端的等待狀態(tài)，相應(yīng)的任務(wù)也會終止移除；如果，服務(wù)器對于客戶的請求在指定的時(shí)間內(nèi)返回，此時(shí)在返回的線程中，會根據(jù)返回信息的編號ID找到對應(yīng)的任務(wù)，賦予反饋信息，并觸發(fā)等待線程的信號量，讓請求返回，終止并移除 任務(wù)。

3 詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在視頻監(jiān)控API設(shè)計(jì)中，為了完善整個(gè)API的設(shè)計(jì)，一般還需要：認(rèn)證授權(quán)、視頻協(xié)議、視頻播放連接管理、加解密、網(wǎng)絡(luò)通信、以及多線程和日志記錄等模塊相互協(xié)作。

為視頻監(jiān)控API 各個(gè)模塊相互關(guān)系圖，在圖中虛線部分為信號量的應(yīng)用組成，連接著所有模塊，為關(guān)鍵的樞紐，負(fù)責(zé)完成了指令傳送與接收、保持服務(wù)連接、和重建視頻連接等重要功能。

4 結(jié)束語

本文提供了一種基于信號量的視頻監(jiān)控客戶端API設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的解決方案，詳細(xì)講述了信號量在API中應(yīng)用的方法，并設(shè)計(jì)了整個(gè)API邏輯框架，實(shí)現(xiàn)了視頻監(jiān)控客戶端API多線程多并發(fā)的穩(wěn)定 調(diào)用。

[1]王楊，朱朝霞.基于信號量的Linux多線程同步研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2004.

[2]劉曉平，等.基于信號量的生產(chǎn)者一消費(fèi)者問題設(shè)計(jì)與分析[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008（10）.

[3]百度文庫.http://wenku.baidu.com.

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2096-0360（2015）14-0023-01

李賢軍，工作單位為安徽四創(chuàng)電子股份有限公司。