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流媒体服务器之视频缓冲区设计

一、为什么要设计这样的缓冲区

a) 为什么要设计缓冲区

流媒体服务器从前端获取视频流，为了达到分发的效果，则必须对每个要分发的视频通道建立一个缓冲区。这样每个分发的线程都可以从缓冲区里读取数据，分发到各个客户端。

客户端在播放时，为了避免数据流上来时的快慢或者过大等情况而引起跳帧等现象，则也需要对每个播放通道建立一个缓冲区。

可以看出，设计一个合理的缓冲区是有必要的。

b) 一般缓冲区的不足

传统的缓冲区是对每个通道建立一个有N个BUF的数组，每个BUF的大小都是固定的，一个BUF用于存储一帧的数据。假设N为100，BUF大小为20K。这样，每个通道的都需要占用2000K的内存。然而，不可能每帧数据都是20K，所以，在缓冲区中，视频数据不是连续存放的，这样存在着很大的内存浪费。而且，如果前端是高清设备，并且是变码流的情况下，则有时候20K根本不足以保存一帧的数据。所以，这时候，只能扩大BUF的大小。这样做了之后，对于正常的视频流，则是更大的浪费了内存占用。

c) 新版缓冲区的特点

新版缓冲区修改了传统缓冲区的不足之处。新版缓冲区为每个通道事先申请一块500K的内存（大小可变动，即每个通道只占用了500K的内存），每帧数据上来，则连续存放在申请来的内存中。这样，即可以充分的利用内存，也可以适应变码流的情况。

二、设计思想

a) 缓冲区结构

对于每个缓冲区，预先申请一个500K的内存，然后为其建立一个动态数组。数组是由结构体（见下面内容）组成。每个结构体记录：填充BUF的时间，BUF在内存中的地址，BUF的大小。

b) 流程图

(详见图片)

三、核心代码

a) BUF结构体

typedef struct tagSENDBUF

{ long buffertime; //记录数据的时间

LPBYTE sendbuf; //记录数据的起始地址

unsigned long buflength; //记录数据的长度

}SENDBUF,*pSendBuf;

b) 通道单元的成员变量

LPBYTE m_DataBufCache; //缓冲区指针

CArray<SENDBUF,SENDBUF&> m_data_buffer; //动态数组

LPBYTE m_NowBufCache; //内存地址，当前写到哪了

int m_Valid_pos; //有效位置。超过这个位置为无效数据;

int m_BufCount; //数组的个数

int m_read_pos; //记录数组中，该从第几个开始写

c) 填充缓冲区代码

MULTIBUFSIZE是个常量，指申请内存的大小。

if ((m_NowBufCache-m_DataBufCache)+dwBufSize>MULTIBUFSIZE)

{

//////////////////////////////////////

//把m_read_pos置为0

//////////////////////////////////////

}

//如果m_BufCount<m_read_pos+1，则需要动态建一个SENDBUF

//，记录要记录的信息，并加入到数组中

if (m_BufCount<m_read_pos+1)

{

SENDBUF _sendbuf;

//////////////////////////////////////

//记录要记录的信息/

//////////////////////////////////////

m_data_buffer.Add(_sendbuf);

m_BufCount=m_read_pos+1;

}

else

{

/////////////////////////////////////////////

//取出m_data_buffer[m_read_pos]，

//然后修改其中的内容

/////////////////////////////////////////////

}

m_read_pos++; //把数组写位置指向下一个位置

四、具体应用

使用缓冲区：

m_Binding_Channel是指绑定的一个数据流通道。

m_write_pos是指读通道数组里的第几个SENDBUF。

//如果超过有效位置，则从第0个开始读

if (m_write_pos>m_Binding_Channel->m_Valid_pos)

{

m_write_pos=0;

}

//检验m_Binding_Channel->m_data_buffer[m_write_pos]里数据的合法性

//比如时间，BUG大小等是否符合要求

然后就可以使用m_Binding_Channel->m_data_buffer[m_write_pos]里面记录的信息了。