一種基于流行度的p2p流媒體復(fù)制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于流行度的P2P流媒體復(fù)制方法。本方法為：1）從P2P流媒體系統(tǒng)中選取若干節(jié)點(diǎn)作為候選節(jié)點(diǎn)；2）統(tǒng)計(jì)P2P流媒體系統(tǒng)中每個(gè)流媒體文件的長(zhǎng)度及其期望的赤字帶寬，計(jì)算流媒體文件的流行度，根據(jù)流媒體文件的流行度值確定出將要變熱的流媒體文件Mi；3）計(jì)算當(dāng)前觀看這些Mi的節(jié)點(diǎn)的總的可利用存儲(chǔ)空間的大小，以及這些Mi所期望的存儲(chǔ)空間之和的大??；如果系統(tǒng)當(dāng)前總的可以利用的存儲(chǔ)空間大期望的存儲(chǔ)空間之和,賦期望存儲(chǔ)空間值做為各個(gè)Mi的存儲(chǔ)空間大小,并把它復(fù)制到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)上；否則，對(duì)于每個(gè)流媒體文件的賦其與副本最優(yōu)速率相近的緩存空間大小。然后復(fù)制到在綜合性能比較好的節(jié)點(diǎn)上。
【專利說(shuō)明】一種基于流行度的P2P流媒體復(fù)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于流行度的P2P流媒體復(fù)制方法，屬于信息【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是對(duì)等網(wǎng)絡(luò)(peer - to-peer) P2P的流媒體通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前P2P網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，P2P網(wǎng)絡(luò)模式的興起得益于Internet的廣泛普及、網(wǎng)絡(luò)帶寬的大幅增加以及基于Internet的終端系統(tǒng)計(jì)算能力的迅速增強(qiáng)。上述因素促使原先在其它網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式中通常被忽視且廣泛存在的終端用戶設(shè)備成為一種寶貴的計(jì)算資源。它與C/S模式最顯著的區(qū)別在于網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)(peer)既可以獲取其它節(jié)點(diǎn)的資源或服務(wù)，同時(shí)又是資源或服務(wù)的提供者，即兼具Client和Server的雙重身份。到目前為止，P2P研究已經(jīng)涉及非常廣泛的方面，主要包括:網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造、安全與可靠性、分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、大規(guī)模并行計(jì)算等。P2P的應(yīng)用更是涵蓋諸多領(lǐng)域，如:商業(yè)和民用領(lǐng)域的文件和數(shù)據(jù)共享和存儲(chǔ)、科研領(lǐng)域的協(xié)同和并行計(jì)算、軍事領(lǐng)域的士兵協(xié)作和戰(zhàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)
ΛΞ, Tj- O
[0003]同時(shí)隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，改變了傳統(tǒng)的信息處理，加工，傳播的手段，加快了人類文明進(jìn)步的步伐。多媒體技術(shù)綜合了聲音，文字，圖像，動(dòng)畫和視頻等多種交互手段，拓寬了信息的表現(xiàn)形式，為人類的數(shù)字生活帶來(lái)了深刻變革。于是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了流媒體(streaming media)技術(shù)。流媒體是以流式傳輸技術(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送的，在時(shí)間上具有連續(xù)性的媒體文件，基于P2P的流媒體系統(tǒng)更是越來(lái)越受到人們的重視。
[0004]P2P流媒體復(fù)制技術(shù)就是在P2P網(wǎng)絡(luò)中將一份流媒體文件復(fù)制為內(nèi)容相同的多份文件，放置在不同的節(jié)點(diǎn)上，P2P流媒體復(fù)制技術(shù)一方面可以很好的解決節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)性問題，當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要離開時(shí)，就會(huì)復(fù)制節(jié)點(diǎn)上的內(nèi)容到一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)上；同時(shí)一個(gè)好的副本放置策略可以把副本放置在一些綜合性能高的節(jié)點(diǎn)上，以保證網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)對(duì)象的可靠性，提高客戶端訪問數(shù)據(jù)的有效性。在現(xiàn)有的P2P流媒體復(fù)制的關(guān)鍵技術(shù)中，有基于聚類算法，基于K中值算法，基于組群算法，基于比例復(fù)制算法等，但是這些算法存在一些缺陷，比如在計(jì)算流行度時(shí)，認(rèn)為流媒體文件的流行度服從Zipf分布，這種分布是根據(jù)流媒體文件被觀看的次數(shù)來(lái)判斷流媒體文件的流行程度的，觀看的次數(shù)越多，則說(shuō)明文件的流行度越高，觀看次數(shù)越少，則文件的流行度就越低。但是在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，由于流媒體文件的推薦策略等會(huì)導(dǎo)致文件的虛假流行，這樣不僅導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)帶寬的浪費(fèi)，也不能真實(shí)的反映文件的流行度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是要發(fā)明一種基于流行度的P2P流媒體復(fù)制方法。本發(fā)明通過(guò)采用最優(yōu)復(fù)制策略來(lái)保證服務(wù)質(zhì)量的可靠性。通過(guò)合理的副本復(fù)制，不僅避免了在地理上廣泛分布的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)由于網(wǎng)絡(luò)斷開或機(jī)器故障等動(dòng)態(tài)不可預(yù)測(cè)因素引起的數(shù)據(jù)丟失。同時(shí)由于P2P網(wǎng)絡(luò)中，各節(jié)點(diǎn)在處理能力，存儲(chǔ)能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬等方面存在較大差異，因此將文件副本放置在高性能的節(jié)點(diǎn)上，不僅能物盡其用，而且還極大地提高了系統(tǒng)的可用性和可靠性。
[0006]發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案:
[0007]—種基于流行度的P2P流媒體復(fù)制方法，其步驟為:
[0008]I)從P2P流媒體系統(tǒng)中選取若干節(jié)點(diǎn)作為候選節(jié)點(diǎn)；
[0009]2)統(tǒng)計(jì)P2P流媒體系統(tǒng)中每個(gè)流媒體文件的長(zhǎng)度及其期望的赤字帶寬，計(jì)算流媒體文件的流行度，根據(jù)流媒體文件的流行度值確定出將要變熱的流媒體文件Mi ；
[0010]3)計(jì)算當(dāng)前觀看該流媒體文件Mi的節(jié)點(diǎn)的可利用存儲(chǔ)空間的大小，以及該流媒體文件Mi所期望需要的存儲(chǔ)空間的大??；如果該可利用存儲(chǔ)空間大于該需要的存儲(chǔ)空間，則以E(DiOii)) Xl(S)大小的存儲(chǔ)空間復(fù)制該流媒體文件Mi到可利用的節(jié)點(diǎn)上，否則以
【權(quán)利要求】
1.一種基于流行度的P2P流媒體復(fù)制方法，其步驟為: O從P2P流媒體系統(tǒng)中選取若干節(jié)點(diǎn)作為候選節(jié)點(diǎn)； 2)統(tǒng)計(jì)P2P流媒體系統(tǒng)中每個(gè)流媒體文件的長(zhǎng)度及其期望的赤字帶寬，計(jì)算流媒體文件的流行度，根據(jù)流媒體文件的流行度值確定出將要變熱的流媒體文件Mi ； 3)計(jì)算當(dāng)前觀看這些流媒體文件Mi的節(jié)點(diǎn)的總的可利用存儲(chǔ)空間的大小，以及這些流媒體文件Mi所期望的存儲(chǔ)空間之和的大??；如果該可利用存儲(chǔ)空間大于該期望的存儲(chǔ)空間，則以E (Di (Iii)) Xl(S)大小的存儲(chǔ)空間復(fù)制這些流媒體文件Mi到這些可利用的節(jié)點(diǎn)上， 否則以[乘以P2P流媒體系統(tǒng)當(dāng)前所有觀看節(jié)點(diǎn)總的可利用存儲(chǔ)空間的大小復(fù)制該流媒體文件Mi到所述候選節(jié)點(diǎn)上；其中， l(s)為流媒體文件的播放時(shí)間長(zhǎng)度，E (Di Cni))是流媒體文件Mi的赤字帶寬，Σ kE(Dk(nk))是所有k個(gè)流媒體文件期望的赤字帶寬之和。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于計(jì)算每個(gè)流媒體文件的流行度的公式為
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于根據(jù)公式 計(jì)算節(jié)點(diǎn)的可利用赤字帶寬Dk(nk)，當(dāng)i=l時(shí)，赤字帶寬為O ;當(dāng)i > 2時(shí)，赤字帶寬為
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述將該流媒體文件Mi復(fù)制到所述候選節(jié)點(diǎn)上的方法為:如果第一個(gè)候選節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)空間足夠緩存該流媒體文件Mi，則把整個(gè)流媒體文件Mi放置到此候選節(jié)點(diǎn)上，如果第一個(gè)候選節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)空間不夠，則首先在第一個(gè)候選節(jié)點(diǎn)上緩存，將剩余部分依次序緩存到后續(xù)的候選節(jié)點(diǎn)上。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)節(jié)點(diǎn)Pi請(qǐng)求下載一流媒體文件時(shí)，只有比Pi請(qǐng)求早的節(jié)點(diǎn)才可以上傳數(shù)據(jù)給Pi ;當(dāng)該節(jié)點(diǎn)Pi從比它請(qǐng)求早的節(jié)點(diǎn)中下載該流媒體文件時(shí)，不能大于它的請(qǐng)求回放速率，除非Pi的觀影請(qǐng)求速率能完全被當(dāng)前晚到的這個(gè)節(jié)點(diǎn)所滿足時(shí)，KPi請(qǐng)求晚的節(jié)點(diǎn)才能用于上傳數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)節(jié)點(diǎn)觀看某一流媒體文件時(shí)，該節(jié)點(diǎn)先檢查該流媒體文件是否存在節(jié)點(diǎn)的本地緩存中，如果存在則不做任何替換；如果未在本地緩存，則計(jì)算本地緩存的每個(gè)流媒體文件所期望副本個(gè)數(shù)，然后再計(jì)算緩存每個(gè)流媒體文件的當(dāng)前觀看節(jié)點(diǎn)的所實(shí)際擁有的副本個(gè)數(shù)，得出當(dāng)前觀看節(jié)點(diǎn)實(shí)際擁有的副本個(gè)數(shù)和期望的副本個(gè)數(shù)之比，然利用替換掉本地緩存中比值最大的這個(gè)流媒體文件。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于流媒體文件所期的副本個(gè)數(shù)Ι 的計(jì)算公式為:
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述候選節(jié)點(diǎn)的選取方法為:計(jì)算P2P流媒體系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)容量值，并進(jìn)行歸一化處理；然后計(jì)算該節(jié)點(diǎn)的最大上傳速率，最大下載速率，并進(jìn)行歸一化處理；再后選取請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)j之間的跳數(shù)，并進(jìn)行歸一化處理，最后將該節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)容量值、最大傳速率和最大下載速率，請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)j之間的跳數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和，得到該節(jié)點(diǎn)的綜合性能值；根據(jù)節(jié)點(diǎn)的綜合性能值選取出所述候選節(jié)點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于計(jì)算節(jié)點(diǎn)的綜合性能值W的公式為:
【文檔編號(hào)】H04N21/63GK103458315SQ201310385411
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】楊戈, 高兵, 劉宏 申請(qǐng)人:北京大學(xué)深圳研究生院