對等環(huán)境下基于緩存數(shù)據(jù)特征的實時流媒體系統(tǒng)研究.pdf

1、基于對等(Peer-to-Peer，P2P)網(wǎng)絡(luò)的P2P流媒體技術(shù)把組播的功能從網(wǎng)絡(luò)層移到了應(yīng)用層，充分利用了網(wǎng)絡(luò)中各對等節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)和計算資源，擴展了系統(tǒng)的服務(wù)規(guī)模，迅速成為當(dāng)前流媒體技術(shù)的研究熱點。其中以數(shù)據(jù)為中心基于自組織網(wǎng)絡(luò)的P2P流媒體模型拓撲協(xié)議簡單，對網(wǎng)絡(luò)波動具有彈性，是目前最主要的模型。改進和提高該模型的服務(wù)質(zhì)量是研究的重點，為此根據(jù)節(jié)點緩存數(shù)據(jù)的特征對其涉及的關(guān)鍵問題作出的改進研究工作如下： 在成員節(jié)點維護中考慮

2、節(jié)點間的緩存數(shù)據(jù)狀況，提出以局部優(yōu)化為目標(biāo)的分布式動態(tài)節(jié)點管理機制——基于同步評估的成員管理(Synchronization Estimationbased Membership Management，SEBMM)。該機制在進行節(jié)點選擇時考慮網(wǎng)絡(luò)性能和節(jié)點之間的數(shù)據(jù)同步性，用以降低節(jié)點組織中只關(guān)心網(wǎng)絡(luò)性能而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不匹配問題。以節(jié)點間工作集相似性為同步標(biāo)準(zhǔn)的方法出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸停頓的概率高，故對SEBMM模型提出進一步改進：以節(jié)點緩沖序列

3、的交集空間比例作為節(jié)點的同步性評價標(biāo)準(zhǔn)，在進行對等節(jié)點的選擇時評估節(jié)點間緩存數(shù)據(jù)的互補性，以提高系統(tǒng)節(jié)點之間傳輸有效數(shù)據(jù)的總量。實驗結(jié)果表明，該模型能提高P2P流媒體系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連續(xù)性，縮短傳輸路徑，降低延時。 節(jié)點數(shù)據(jù)調(diào)度傳輸綜合考慮節(jié)點即時性能以及數(shù)據(jù)解碼特征，提出自適應(yīng)動態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)度(Adaptive Dynamic Data Scheduling，ADDS)算法，以提高數(shù)據(jù)對象的傳輸效率和質(zhì)量。為評估節(jié)點的動態(tài)傳輸能力，定義

4、其實時調(diào)度性能值為任務(wù)負載與數(shù)據(jù)到達率的函數(shù)。并在進行多源選擇時，將數(shù)據(jù)包指派給具有最佳調(diào)度性能的節(jié)點，提高媒體數(shù)據(jù)的按時到達率。同時為確保接收端數(shù)據(jù)回放的質(zhì)量，提出按數(shù)據(jù)包的調(diào)度價值確定傳輸序列的機制。該調(diào)度價值考慮了數(shù)據(jù)幀的解碼特性以及時間關(guān)系。此外，在源節(jié)點端引入數(shù)據(jù)的自動推送策略，與數(shù)據(jù)驅(qū)動型模型固有的拉策略相結(jié)合構(gòu)成混雜數(shù)據(jù)傳輸模式，該機制基于實時分配信息推測節(jié)點的需求，實現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)的主動推送，用以提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。

5、 對節(jié)點暫存數(shù)據(jù)采用差別緩存，提出基于媒體對象有效性預(yù)測的緩存管理(Media Object Validity Prediction based Cache Management，MOVPCM)機制，將緩存在節(jié)點空間的流媒體對象的置換幾率與其緩存價值相關(guān)聯(lián)，降低對象替換帶來的解碼損失，提高子節(jié)點的緩存命中率。為此以提高有效數(shù)據(jù)總量為目標(biāo)建立多源緩存管理數(shù)學(xué)模型，對該模型去除時間耦合以及進行空間局部化，并通過啟發(fā)式貪婪算法計算最優(yōu)置換策

6、略。MOVPCM 以預(yù)測有效度、解碼價值以及緩存代價為系數(shù)計算該緩存對象的存儲優(yōu)先級，并以該優(yōu)先級為基礎(chǔ)建立對象的差別緩存機制，具有較大解碼價值且請求概率高的數(shù)據(jù)在緩存中具有相對長的生命周期。分析和模擬的結(jié)果驗證了MOVPCM 算法對提高節(jié)點的數(shù)據(jù)命中率的重要作用。 P2P 流媒體系統(tǒng)是對其涉及的各個關(guān)鍵模塊的整合。由于當(dāng)前系統(tǒng)普遍采用的緊耦合整合機制使得各個模塊之間的關(guān)聯(lián)性大，不利于擴充，也與P2P 環(huán)境下節(jié)點的松耦合關(guān)系不匹