對(duì)等點(diǎn)播系統(tǒng)數(shù)據(jù)分發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展使得視頻點(diǎn)播正逐漸演變?yōu)楫?dāng)前媒體內(nèi)容傳播的主流方式，以低成本提供高擴(kuò)展高質(zhì)量的媒體點(diǎn)播服務(wù)成為其演變過程中最關(guān)鍵最迫切的需要之一。結(jié)合對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的高擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比的大規(guī)模點(diǎn)播系統(tǒng)是滿足該需要的有效方式，研究對(duì)等點(diǎn)播系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分發(fā)的核心技術(shù)也因此具有重大現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)等點(diǎn)播系統(tǒng)數(shù)據(jù)分發(fā)的核心技術(shù)主要包括節(jié)點(diǎn)組織、數(shù)據(jù)調(diào)度和數(shù)據(jù)放置等三方面的關(guān)鍵問題。現(xiàn)有數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)由于對(duì)系統(tǒng)的高動(dòng)態(tài)性特征考慮不足而無法滿足點(diǎn)播系統(tǒng)實(shí)時(shí)性

2、和交互性需求，在此背景下針對(duì)數(shù)據(jù)分發(fā)這三方面的關(guān)鍵問題設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)新的策略或方法對(duì)于構(gòu)建低成本的大規(guī)模對(duì)等點(diǎn)播系統(tǒng)尤為重要。
　　 傳統(tǒng)基于樹狀結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)組織方式均不能適應(yīng)對(duì)等點(diǎn)播系統(tǒng)的高動(dòng)態(tài)性特征。針對(duì)該問題，一種基于環(huán)狀結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)組織策略RINDY通過維護(hù)一組半徑呈指數(shù)增長(zhǎng)的邏輯環(huán)結(jié)構(gòu)來管理鄰居節(jié)點(diǎn)，使得每個(gè)客戶端節(jié)點(diǎn)既有近跳的鄰居節(jié)點(diǎn)交換媒體數(shù)據(jù)，又有遠(yuǎn)跳節(jié)點(diǎn)協(xié)助拖動(dòng)后新鄰居節(jié)點(diǎn)的快速查找，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)等點(diǎn)播系統(tǒng)中鄰

3、居節(jié)點(diǎn)的快速定位和數(shù)據(jù)的有效共享。RINDY的協(xié)議開銷分析和仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，基于環(huán)狀結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)組織策略可明顯降低源服務(wù)器的帶寬開銷，減少節(jié)點(diǎn)加入系統(tǒng)和拖動(dòng)查詢的交互時(shí)延，節(jié)點(diǎn)之間具有更好的負(fù)載均衡性，而且其查詢跳數(shù)的上限與系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)規(guī)模無關(guān)，取決于媒體文件的總時(shí)間長(zhǎng)度，相比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)具有更好的擴(kuò)展性。
　　 現(xiàn)有對(duì)等點(diǎn)播系統(tǒng)數(shù)據(jù)調(diào)度策略著重于通過不同的分發(fā)順序來最大化數(shù)據(jù)傳輸率，缺乏對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)特征（如用戶拖動(dòng)和頻繁切換

4、節(jié)目等）的考慮，其用戶體驗(yàn)并不理想且資源共享效率低。從數(shù)據(jù)請(qǐng)求服務(wù)端的帶寬分配策略和數(shù)據(jù)請(qǐng)求發(fā)送端的發(fā)送時(shí)機(jī)兩方面入手，一種優(yōu)先級(jí)相關(guān)的事件驅(qū)動(dòng)型數(shù)據(jù)調(diào)度策略充分考慮了系統(tǒng)中用戶的拖動(dòng)、節(jié)點(diǎn)的加入和離開等動(dòng)態(tài)特性，能夠自動(dòng)適應(yīng)節(jié)點(diǎn)帶寬的變化并優(yōu)先服務(wù)最緊急的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，從而保證數(shù)據(jù)到達(dá)的實(shí)時(shí)性，進(jìn)一步改善用戶播放質(zhì)量。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該策略不僅提高了客戶端節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)利用率，而且明顯改善播放的連續(xù)性。
　　 定點(diǎn)數(shù)據(jù)預(yù)取策略采

5、用與現(xiàn)有預(yù)取策略不同的思路來到達(dá)降低拖動(dòng)延遲、改善用戶播放體驗(yàn)的目的。該策略并不預(yù)測(cè)用戶未來可能發(fā)生的拖動(dòng)位置，而是將用戶拖動(dòng)點(diǎn)調(diào)整到最近的一個(gè)等間距分布的數(shù)據(jù)預(yù)取點(diǎn)，避免了用戶行為預(yù)測(cè)的困難，同時(shí)也提高了預(yù)取數(shù)據(jù)的利用率。真實(shí)系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果顯示，使用定點(diǎn)數(shù)據(jù)預(yù)期策略后，向前或向后拖動(dòng)操作的平均等待延遲均明顯降低。具體而言，延遲小于2秒的向前拖動(dòng)的比例從原來的35%提高到80%，延遲低于2秒的向后拖動(dòng)的比例從原來的65%提高到78%。<

6、br>　　 利用GridCast系統(tǒng)部署的真實(shí)日志數(shù)據(jù)，對(duì)單文件和多文件數(shù)據(jù)緩存策略的性能進(jìn)行了綜合評(píng)測(cè)。日志分析的結(jié)論說明多文件數(shù)據(jù)緩存策略可同時(shí)提高系統(tǒng)整體的擴(kuò)展性和用戶播放質(zhì)量，另外分析也得出一些對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化具有指導(dǎo)性意義的結(jié)論：(1)更高的訪問并發(fā)度有利于改善用戶平均的播放質(zhì)量；(2)更大的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)緩存空間對(duì)于提高系統(tǒng)整體擴(kuò)展性是有限的，而且會(huì)惡化節(jié)點(diǎn)間負(fù)載的不均衡性；(3)解決“節(jié)點(diǎn)離開”導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不命中具有最大的可