基于信號量的視頻監控API設計與實現

李賢軍

安徽四創電子股份有限公司，安徽合肥 230088

基于信號量的視頻監控API設計與實現

李賢軍

安徽四創電子股份有限公司，安徽合肥 230088

隨著平安城市不斷推進，視頻監控成為國家建設的重點。在視頻監控中，監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行調閱查看，可見穩定高效的視頻監控客戶端的接口（API）設計是比較重要的。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，使用不習慣；而且，由于國內專業技術封閉不公開，對于視頻監控API的設計也沒有太多相關關鍵的資料可循。本文以信號量技術為核心基礎，提供了一套視頻監控API設計方案，并予以實現，以促進視頻監控客戶端穩定性和高效性。

信號量；視頻監控；API；多線程

在軟件開發中，我們常用到計算機的各種技術，其中一種就是多線程（或進程）互斥與同步。對于不同的操作系統，線程的互斥與同步實現方式各不相同，對于windows和Linux系統都有如下方式：消息隊列、信號量和共享內存，其中信號量是在控制多線程同步中使用比較多一種方式。信號量是一個整數：大于或等于0時代表可供并發進程使用的資源實體數；小于0時代表正在等待使用臨界區的進程數；用于互斥的信號量初始值應大于0。在視頻監控API開發中，我們經常需要同時操作、或者快速操作某一功能（如視頻播放、視頻控制、云臺控制等），此時會在短時間內進行很多次操作，并且所有的操作都需要通過網絡與服務器進行交互。將信號量結合到視頻API設計實現中，利用信號量特點，控制多線程并發將操作指令按操作順序發送出去，并異步等待接收操作結果。

1 視頻監控API基本組成

通用的視頻監控客戶端API設計的基本邏輯組成，包括：對外接口、視頻管理、視頻設備管理服務器和視頻服務器。對外接口，是直接面向用戶使用的接口，如登陸、退出、實時視頻播放與停止、云臺控制、錄像查閱與點播控制等；視頻設備管理服務器，是負責所有設備管理和與客戶端交互的服務端，處理一切客戶的請求；視頻服務器，為流媒體服務器，負責監控攝像頭的視頻流轉發，以供客戶端點播；視頻管理模塊，為視頻監控API設計中最為核心部分，負責對外接口、視頻設備管理服務器以及視頻服務器之間的一切邏輯管理，包括有多線程控制、網絡通信、服務連接管理、視頻連接管理、事務管理等。

對外接口和視頻管理模塊為本文視頻監控API主要部分，尤其對于視頻管理部分設計是非常重要的，該部分設計的優良，關乎整個視頻監控API穩定性與高效性。以下內容著重結合使用信號量技術，來設計實現視頻管理模塊。

2 信號量在API中的應用

圖1

信號量為視頻管理模塊設計中重要應用部分，是同步各個線程的關鍵。如圖1所示，在視頻監控API設計中，將所有客戶端每一個請求的指令轉為標準的事務，再結合信號量的變量，在這里我們將結合信號量的事務為一個任務。在請求時，生成的任何一個任務都有一個唯一的遞增的編號ID，同時也是一個操作序列號，表示操作的先后順序，請求通常在一個線程中，在通過網絡向服務器發送信息之前，初始化信號量為無信號狀態，此時調用任務發送信息并同時置信號量為定時等待狀態。在等待服務器返回過程中，利用信號量特點，控制線程間安全，可以同時并發多個請求，此時各個接口的調

用是線程安全的，客戶端可以同時調用當前接口或其他接口，以快速完成其他指令的調用，避免了客戶端由于網絡原因，或服務器處理慢等原因出現時間上累積等待響應問題，最終導致客戶端崩潰。

在客戶端發出信息以后，為避免由于各種異常請求無法返回原因，信號量統一采用的是定時等待，在固定的時間內如果服務器對于請求依然沒有反饋，信號量會自動產生信號，讓等待以超時的形式觸發，終止客戶端的等待狀態，相應的任務也會終止移除；如果，服務器對于客戶的請求在指定的時間內返回，此時在返回的線程中，會根據返回信息的編號ID找到對應的任務，賦予反饋信息，并觸發等待線程的信號量，讓請求返回，終止并移除 任務。

3 詳細設計與實現

在視頻監控API設計中，為了完善整個API的設計，一般還需要：認證授權、視頻協議、視頻播放連接管理、加解密、網絡通信、以及多線程和日志記錄等模塊相互協作。

為視頻監控API 各個模塊相互關系圖，在圖中虛線部分為信號量的應用組成，連接著所有模塊，為關鍵的樞紐，負責完成了指令傳送與接收、保持服務連接、和重建視頻連接等重要功能。

4 結束語

本文提供了一種基于信號量的視頻監控客戶端API設計實現的解決方案，詳細講述了信號量在API中應用的方法，并設計了整個API邏輯框架，實現了視頻監控客戶端API多線程多并發的穩定 調用。

[1]王楊，朱朝霞.基于信號量的Linux多線程同步研究[J].計算機與數字工程，2004.

[2]劉曉平，等.基于信號量的生產者一消費者問題設計與分析[J].合肥工業大學學報，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電子股份有限公司。