基于信号量的视频监控API设计与实现

李贤军

安徽四创电子股份有限公司，安徽合肥 230088

基于信号量的视频监控API设计与实现

李贤军

安徽四创电子股份有限公司，安徽合肥 230088

随着平安城市不断推进，视频监控成为国家建设的重点。在视频监控中，监控客户端为重要的组成部分，所有视频、录像都要通过客户端进行调阅查看，可见稳定高效的视频监控客户端的接口（API）设计是比较重要的。从目前来看，各视频厂家提供视频API各不相同，或多或少都存在着一些问题，使用不习惯；而且，由于国内专业技术封闭不公开，对于视频监控API的设计也没有太多相关关键的资料可循。本文以信号量技术为核心基础，提供了一套视频监控API设计方案，并予以实现，以促进视频监控客户端稳定性和高效性。

信号量；视频监控；API；多线程

在软件开发中，我们常用到计算机的各种技术，其中一种就是多线程（或进程）互斥与同步。对于不同的操作系统，线程的互斥与同步实现方式各不相同，对于windows和Linux系统都有如下方式：消息队列、信号量和共享内存，其中信号量是在控制多线程同步中使用比较多一种方式。信号量是一个整数：大于或等于0时代表可供并发进程使用的资源实体数；小于0时代表正在等待使用临界区的进程数；用于互斥的信号量初始值应大于0。在视频监控API开发中，我们经常需要同时操作、或者快速操作某一功能（如视频播放、视频控制、云台控制等），此时会在短时间内进行很多次操作，并且所有的操作都需要通过网络与服务器进行交互。将信号量结合到视频API设计实现中，利用信号量特点，控制多线程并发将操作指令按操作顺序发送出去，并异步等待接收操作结果。

1 视频监控API基本组成

通用的视频监控客户端API设计的基本逻辑组成，包括：对外接口、视频管理、视频设备管理服务器和视频服务器。对外接口，是直接面向用户使用的接口，如登陆、退出、实时视频播放与停止、云台控制、录像查阅与点播控制等；视频设备管理服务器，是负责所有设备管理和与客户端交互的服务端，处理一切客户的请求；视频服务器，为流媒体服务器，负责监控摄像头的视频流转发，以供客户端点播；视频管理模块，为视频监控API设计中最为核心部分，负责对外接口、视频设备管理服务器以及视频服务器之间的一切逻辑管理，包括有多线程控制、网络通信、服务连接管理、视频连接管理、事务管理等。

对外接口和视频管理模块为本文视频监控API主要部分，尤其对于视频管理部分设计是非常重要的，该部分设计的优良，关乎整个视频监控API稳定性与高效性。以下内容着重结合使用信号量技术，来设计实现视频管理模块。

2 信号量在API中的应用

图1

信号量为视频管理模块设计中重要应用部分，是同步各个线程的关键。如图1所示，在视频监控API设计中，将所有客户端每一个请求的指令转为标准的事务，再结合信号量的变量，在这里我们将结合信号量的事务为一个任务。在请求时，生成的任何一个任务都有一个唯一的递增的编号ID，同时也是一个操作序列号，表示操作的先后顺序，请求通常在一个线程中，在通过网络向服务器发送信息之前，初始化信号量为无信号状态，此时调用任务发送信息并同时置信号量为定时等待状态。在等待服务器返回过程中，利用信号量特点，控制线程间安全，可以同时并发多个请求，此时各个接口的调

用是线程安全的，客户端可以同时调用当前接口或其他接口，以快速完成其他指令的调用，避免了客户端由于网络原因，或服务器处理慢等原因出现时间上累积等待响应问题，最终导致客户端崩溃。

在客户端发出信息以后，为避免由于各种异常请求无法返回原因，信号量统一采用的是定时等待，在固定的时间内如果服务器对于请求依然没有反馈，信号量会自动产生信号，让等待以超时的形式触发，终止客户端的等待状态，相应的任务也会终止移除；如果，服务器对于客户的请求在指定的时间内返回，此时在返回的线程中，会根据返回信息的编号ID找到对应的任务，赋予反馈信息，并触发等待线程的信号量，让请求返回，终止并移除 任务。

3 详细设计与实现

在视频监控API设计中，为了完善整个API的设计，一般还需要：认证授权、视频协议、视频播放连接管理、加解密、网络通信、以及多线程和日志记录等模块相互协作。

为视频监控API 各个模块相互关系图，在图中虚线部分为信号量的应用组成，连接着所有模块，为关键的枢纽，负责完成了指令传送与接收、保持服务连接、和重建视频连接等重要功能。

4 结束语

本文提供了一种基于信号量的视频监控客户端API设计实现的解决方案，详细讲述了信号量在API中应用的方法，并设计了整个API逻辑框架，实现了视频监控客户端API多线程多并发的稳定 调用。

[1]王杨，朱朝霞.基于信号量的Linux多线程同步研究[J].计算机与数字工程，2004.

[2]刘晓平，等.基于信号量的生产者一消费者问题设计与分析[J].合肥工业大学学报，2008（10）.

[3]百度文库.http://wenku.baidu.com.

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2096-0360（2015）14-0023-01

李贤军，工作单位为安徽四创电子股份有限公司。