本发明专利技术公开了一种两阶段协作的媒体边缘云调度方法及装置，属于多媒体网络通信领域。该方法和装置，根据用户访问模式不同的变化幅度，灵活地采用在线服务迁移方法或动态内容部署方法来进行资源调度；同时，在动态内容部署过程中，还利用在线服务迁移方法来处理因影片部署调整而受影响的服务流。因此，该方法及装置通过在线服务迁移方法和动态内容部署方法的相互协作，一是能在用户访问模式随时间变化的过程中，实现调度过程从迁移阶段到部署阶段的平滑过渡，而以合理的代价保证媒体边缘云的高请求接受率，二是能实现调度过程对用户服务的完全透明性，三是能有效地避免用户访问模式发生抖动对请求接受率的影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多媒体网络通信领域，尤其涉及一种两阶段协作的媒体边缘云调度方 法及装置。
技术介绍
近年来，伴随着网络用户数量的增加以及移动终端的普及，大规模的并发用户请 求接入和多终端的接入方式，正成为流媒体服务系统面临的新挑战。然而，传统的基于 CDN(内容分发网络）技术、P2P(对等网络）技术或者集群技术的流媒体服务系统，在扩展 性、可靠性、服务封装能力等方面存在着一定局限性。 云计算的兴起和发展促进了流媒体服务向云形态转变。流媒体云是流媒体与云 计算技术相结合的产物，能够很好地解决传统流媒体服务系统所遇到的问题。基于流媒体 云的服务系统（流媒体云服务系统）是一个广域的系统，通过在不同区域分别放置媒体边 缘云，将用户所请求的流媒体内容推到网络边缘，以减小用户响应延迟和减轻骨干网络流 量负载。与广域的流媒体云一样，媒体边缘云也是将庞大的存储及计算等资源进行虚拟化 而进行统一管理，因此负责向用户提供流媒体服务的节点为虚拟服务节点，而在传统流媒 体服务系统中，负责提供流媒体服务的节点则为物理服务器节点。另一方面，被统一管理的 各类物理资源的可靠性强度大小不一，长期运行必然会增加媒体边缘云出现节点失效的概 率；为了提高服务可靠性，媒体边缘云内的各虚拟服务节点按照分布式的方式组织起来，以 避免节点失效问题对用户服务的影响。 尽管由虚拟服务节点负责向用户提供流媒体服务，但是与传统流媒体服务系统一 样，媒体边缘云也存在着系统资源调度的问题，即优化利用存储、带宽等资源，以始终保持 高请求接受率。在流媒体云服务系统中，媒体边缘云存储空间、服务容量的限制以及用户访 问模式的倾斜往往会导致以下几个问题。1)影片部署不合理问题。在动态的流媒体服务访 问环境中，由于影片的流行度是不断变化的，因而当用户访问模式发生较大的变化时，原本 服务性能稳定的媒体边缘云，会因为当前影片部署不适合于当前用户访问模式，而产生请 求接受率严重下降的现象。2)服务流分布不合理问题。尽管用户访问模式并未产生较大的 变化，但由于请求调度技术的不完善或者用户中断服务流等原因，原本负载分布均衡的媒 体边缘云，就会产生服务流分布不合理的现象，进而影响到整个系统的请求接受率。 为了解决因影片部署或者服务流分布的不合理而造成的请求接受率下降问题， 有很多专业人员针对传统流媒体服务系统，已经提出了相应的调度方法，包括在线服务迀 移方法（针对服务流分布不合理问题）、以及动态内容部署方法（针对影片部署不合理问 题）。 在线服务迀移方法，利用在线服务迀移技术，将服务流从高负载节点迀移至低负 载节点，以重新调整服务流在各虚拟服务节点上的分布；虽然在线服务迀移方法具有调整 代价小的优点，但是其并未从根本上解决问题，即当前的影片部署可能并不适合于已经发 生变化的用户访问模式；因此，在线服务迀移方法只适用于用户访问模式变化较小的情形。 另外，传统在线服务迀移技术为应用层迀移技术，需要借助RTSP代理节点作为媒介；在流 媒体服务访问的数量较大或者迀移的服务流较多时，代理节点往往成为流媒体服务系统的 性能瓶颈；而且应用层迀移技术没有考虑网络层状态同步的问题，因而只适用于局域的集 群式流媒体服务系统。 动态内容部署方法，根据用户访问模式的变化趋势而对各类影片副本的数量及放 置进行动态调整，能够极大程度地提高整个系统的请求接受率；但是其没有考虑到服务流 迀移的问题，即单纯利用动态内容部署方法往往会导致一些服务流因影片副本的删除而产 生中断，进而影响到用户服务质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种两阶段协作的媒体边缘云调度方法及装置，能以较小的 代价避免媒体边缘云的请求接受率下降，既实现了调度过程从迀移阶段到部署阶段的平滑 过渡，又通过调度策略的灵活选择避免了过高的调度代价；同时，在执行动态内容部署过程 中，通过在线服务迀移方法的协作，实现了影片部署调整对用户服务的完全透明性。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的： 一种两阶段协作的媒体边缘云调度方法，该方法包括： 根据媒体边缘云是否能同时接入当前并发到达的所有用户请求来实时判断接入 状态是否正常；若无法同时接入当前并发到达的所有用户请求，则判定接入状态异常，执行 迀移阶段的第一在线服务迀移方法，实现服务流迀移和服务流分布调整，以使媒体边缘云 能同时接入当前并发到达的所有用户请求； 再周期性的统计上一周期内各类影片的用户请求数据，采用预测的方法，获得下 一周期内的预测用户请求，并作为预测到的用户访问模式，进而判断用户访问模式的变化 幅度；若变化幅度超出预计范围，则通过部署阶段的动态内容部署方法，来调整各类影片在 各虚拟服务节点上的部署，并利用迀移阶段的第二在线服务迀移方法，来处理因影片部署 调整而需要迀移的服务流。 进一步的，所述迀移阶段的第一在线服务迀移方法为基于OpenFlow的在线服务 迀移方法，其包括：预测型迀移方法和非预测型迀移方法； 其中，预测型迀移方法将关于服务流分布的周期性预测信息作为服务流迀移的启 发式条件；具体的：在各虚拟服务节点上的当前影片部署、当前服务流分布和最大服务容 量约束条件下，以最小化所述的迀移代价为优化目标，并且按照关于预测型最优服务流分 布的迀移原则，进行迀移策略的计算； 非预测型迀移方法是一种基于线性规划的迀移优化方法，将服务流分布作为优化 对象；具体的：在各虚拟服务节点上的当前影片部署、当前服务流分布和最大服务容量约 束条件下，以接纳当前并发到达的所有用户请求和最小化所述的迀移代价为优化目标，采 用线性规划的方法建立优化模型，并进行迀移策略的计算。 进一步的，所述判断用户访问模式的变化幅度包括： 将各类影片的预测用户请求和当前服务流归并，并看作为各类影片的综合用户请 求； 在各虚拟服务节点上的当前影片部署、最大存储空间和最大服务容量约束条件 下，以综合用户请求在各虚拟服务节点上的分布作为决策变量，采用线性规划的方法，建立 一个媒体边缘云资源调度问题的数学模型； 根据所建立的数学模型，寻找可以满足所有约束方程的综合用户请求分布可行 解； 如果无法找到任何一个可行解，则判定用户访问模式的变化幅度超出预计范围； 否则，则判定用户访问模式的变化幅度未超出预计范围。 进一步的，所述通过部署阶段的动态内容部署方法，来调整各类影片在各虚拟服 务节点上的部署，并利用迀移阶段的第二在线服务迀移方法，来处理因影片部署调整而需 要迀移的服务流包括： 在各虚拟服务节点上的当前影片部署、当前服务流分布、最大存储空间和最大服 务容量约束条件下，以接纳所有预测用户请求和最小化部署总代价为优化目标，进行动态 内容部署策略的计算，用于确定各类影片在各虚拟服务节点上的一种新部署、为了完成影 片部署调整而需要删除的影片副本以及所在的虚拟服务节点、需要增加的影片副本以及对 应的目标虚拟服务节点； 其中，所述部署总代价包括：拷贝影片而对带宽资源占用的代价、删除及增加影片 副本而对I/O资源消耗的代价、服务流迀移所导致的虚拟服务节点之间完成状态信息同步 的代价、以及OpenFlow交换机处理迀移服务流的代价； 所述动态内容部署策略中包括在线服务迀移策略，由所述的第二在线服务迀移方 法进行协作而生成，用于确本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种两阶段协作的媒体边缘云调度方法，其特征在于，该方法包括：根据媒体边缘云是否能同时接入当前并发到达的所有用户请求来实时判断接入状态是否正常；若无法同时接入当前并发到达的所有用户请求，则判定接入状态异常，执行迁移阶段的第一在线服务迁移方法，实现服务流迁移和服务流分布调整，以使媒体边缘云能同时接入当前并发到达的所有用户请求；再周期性的统计上一周期内各类影片的用户请求数据，采用预测的方法，获得下一周期内的预测用户请求，并作为预测到的用户访问模式，进而判断用户访问模式的变化幅度；若变化幅度超出预计范围，则通过部署阶段的动态内容部署方法，来调整各类影片在各虚拟服务节点上的部署，并利用迁移阶段的第二在线服务迁移方法，来处理因影片部署调整而需要迁移的服务流。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王子磊，姜同全，奚宏生，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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