基于联合请求速率的在线视频缓存管理方法和系统技术方案

技术编号:21146348 阅读:19 留言:0更新日期:2019-05-18 06:47
本发明专利技术提供了一种基于联合请求速率的在线视频缓存管理方法和系统。该方法包括:将视频按照时间顺序切分成多个字节数相同且连续的视频块,视频缓存装置接收到用户发来的某个视频块的请求后,从远程视频服务器中获取所述某个视频块,将所述某个视频块发送给所述用户;视频缓存装置根据用户观看视频的历史数据信息,计算出其视频块集合中的每个视频块和所述某个视频块的联合请求速率值,根据各个视频块的联合请求速率值确定所述某个视频块的缓存方式。该方法基于在线用户未来观看行为,通过计算联合请求速率进行缓存方法的执行,能够明显提升视频的缓存效率。

Online Video Cache Management Method and System Based on Joint Request Rate

【技术实现步骤摘要】
基于联合请求速率的在线视频缓存管理方法和系统
本专利技术涉及视频存储管理
,尤其涉及一种基于视频块联合请求速率的在线视频缓存管理方法和系统。
技术介绍
随着在线观看视频的用户数量越来越多,以及可供下载的视频数量和尺寸的增大,视频服务器面临着巨大的文件存储压力和带宽开销。通过文件视频缓存装置来进行文件缓存是解决这一存储压力的常用方法。在视频缓存领域,现有的缓存替换方法包括最早最近访问(LeastRecentlyUsed,LRU)策略和最少访问频率(LeastFrequentlyUsed,LFU)策略。它们共同的做法都是假定用户将来的行为与过去的行为相似,进而根据用户对文件的历史访问记录,预测文件的访问模式;当缓存空间饱和时,这些缓存策略从缓存中优先剔除最不可能被访问的文件。其中,LRU策略基于历史访问记录,从缓存空间中优先剔除最近访问时间最久的文件;其本质是基于文件的短期流行度预测该文件的访问模式,即,如果文件最近被访问过,那么其未来被访问的机率更高。LFU策略是根据历史访问记录,统计文件被请求的频率,优先从缓存空间中剔除访问频率最少的文件;其本质是基于长期文件的长期流行度预测的该文件的访问模式,即:如果文件在过去被访问了很多次,那么未来被访问的频率更高。上述现有技术中的视频的缓存替换方法的缺点为:LRU策略和LFU策略都是以文件的历史被访问信息代替文件未来被访问的模式,往往会出现判断错误,准确度有限。
技术实现思路
本专利技术提供了基于视频块联合请求速率的在线视频缓存管理方法和系统,以提高缓存效率。为了实现上述目的,本专利技术采取了如下技术方案。本专利技术的一方面提供了一种基于联合请求速率的在线视频缓存管理方法,将视频按照时间顺序切分成多个字节数相同且连续的视频块,所述的方法包括:S1:视频缓存装置接收到用户发来的某个视频块的请求后,从远程视频服务器中获取所述某个视频块,将所述某个视频块发送给所述用户,同时记录用户观看视频的历史数据信息;S2:所述视频缓存装置根据用户观看视频的历史数据信息,计算出所述某个视频块以及所述视频缓存装置中的每个视频块的联合请求速率JRR,根据所述的JRR确定所述某个视频块的缓存方式。进一步地,将视频按照时间顺序切分成多个字节数相同且连续的视频块,具体包括:视频缓存装置将视频按照时间顺序分成多个字节数相同且连续的视频块,并在其内部的缓存空间中以视频块的方式对各个视频进行存储和管理,远程视频服务器以视频块的方式存储和管理所有视频,远程视频服务器通过通信网络与各个视频缓存装置进行数据通信;视频缓存装置存储和管理用户观看视频的历史数据信息,所述的历史数据信息包括:用户观看进度文件和视频块访问计数文件,所述的用户观看进度文件用于记录每个在线用户最近一次观看的视频块和观看时刻,所述的视频块访问计数文件用于记录每个视频块截至每次被访问时累计的访问次数。进一步地,视频缓存装置接收到用户发来的某个视频块的请求后,从远程视频服务器中获取所述某个视频块,将所述某个视频块发送给所述用户,包括:视频缓存装置接收到用户发来的某个视频块的请求后,查找并比对视频缓存装置存储的视频块集合中是否存在所述的某个视频块,如果存在所述的某个视频块,则将所述的某个视频块返回给用户,同时更新所述某个视频块的历史数据信息;如果缓存中不存在所述某个视频块,则视频缓存装置到远程视频服务器获取所述某个视频块,并将所述某个视频块返回给所述用户,然后顺序执行步骤S2。进一步地,视频缓存装置根据用户观看视频的历史数据信息,计算出所述某个视频块以及所述视频缓存装置中的每个视频块的联合请求速率值JRR,根据所述的JRR确定所述某个视频块的缓存方式,包括:所述视频缓存装置将其空闲的缓存空间与需要缓存的某个视频块本身的内存大小进行比较,当空闲的缓存空间大于或者等于所述某个视频块本身的内存时,则所述视频缓存装置将所述某个视频块存入空闲的缓存空间;当空闲的缓存空间小于所述某个视频块本身的内存时,所述视频缓存装置根据其存储的各个视频块的历史数据信息,计算出其视频块集合中的每个视频块和所述某个视频块的JRR:当JRR值最小的视频块不是所述某个视频块时,则从所述视频缓存装置的缓存空间中删除JRR值最小的视频块,并并在对应缓存空间上存储所述某个视频块;当JRR值最小的视频块是所述某个视频块时,则不在本地缓存中存储所述某个视频块。进一步地,计算出所述某个视频块以及所述视频缓存装置中的每个视频块的联合请求速率值JRR,包括:设视频缓存装置已缓存的视频块和所述的某个视频块的集合为Γ,对Γ中的每个视频块,给定一个固定长度W的观测窗口:当视频块的开始播放时间大于或等于给定的观测窗口长度W,该视频块的观测窗口为在线用户观测窗口,所述的联合请求速率为在线用户联合请求速率:给定当前时刻t,对任意一个视频块(v’,i’)∈Γ且i’×Tv'≥W,其中v’,i’分别是视频块对应的视频编号和视频块编号,Tv'是每个视频块的播放时间长度,定义(v’,i’)的观测窗口为[i'×Tv'-W,i’×Tv');假定在该观测窗口范围内有在线用户正在观看某些视频块,这些具体观看位置形成一个集合Ω={σk|i'×Tv'-W≤σk<i'×Tv',k=0,1,…,|Ω|-1},其中Tv'是每个视频块的播放时间长度,σk为一个视频观看位置,指的是有用户从视频开始位置0秒观看到一个当前观看位置σk秒,且σ0≤σ1≤…≤σ|Ω|-1;不失一般性,每个处于观看位置σk的用户,其当前观看的视频块如下式(1)所示:其后续会以一定观看概率观看视频块(v',i'),该观看概率记为计算公式如下式(4)所示:其中,式中的分子和分母是根据视频块访问计数文件分别得出的视频块(v',i')被连续观看总次数和视频块(v',jk)被连续观看总次数;该用户会在一定时间Δk后请求(v',i'),Δk按下式(5)计算:Δk=i'×Tv'-σk(6)Δk为该用户对视频块(v',i')的请求时间;视频块的联合请求概率JRR为观测窗口内,所有在线用户请求视频块(v',i')的概率与请求时间的比值的和,即,在线用户联合请求速率JRR(v′,i′)如下式(4)所示:进一步地,计算出所述某个视频块以及所述视频缓存装置中的每个视频块的联合请求速率值JRR,还包括:设视频缓存装置已缓存的视频块和所述的某个视频块的集合为Γ,对Γ中的每个视频块,给定一个固定长度W的观测窗口:当视频块的开始播放时间小于给定的观测窗口长度W,该视频块的观测窗口为离线用户观测窗口和在线用户观测窗口,所述的联合请求速率为离线用户的请求速率和在线用户的请求速率之和:给定当前时刻t,对任意一个视频块(v’,i’)∈Γ且i’×Tv'<W,其中v’,i’分别是视频块对应的视频编号和视频块编号,定义(v’,i’)的观测窗口为[i'×Tv'-W,i’×Tv']:处于离线用户观测窗口[i'×Tv'-W,0)的离线用户,这些离线用户正在以统计得出的到达速率λ进入系统并请求视频块(v’,0),记离线用户对视频块(v’,i’)的请求速率为根据下式(5)所示:其中P((v′,i′)|(v′,0))为观看视频块(v',0)的用户继续观看视频块(v',i')的概率,λ是根据视频块访问计数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于联合请求速率的在线视频缓存管理方法,其特征在于,将视频按照时间顺序切分成多个字节数相同且连续的视频块,所述的方法包括:S1:视频缓存装置接收到用户发来的某个视频块的请求后,从远程视频服务器中获取所述某个视频块,将所述某个视频块发送给所述用户,同时记录用户观看视频的历史数据信息;S2:所述视频缓存装置根据用户观看视频的历史数据信息,计算出所述某个视频块以及所述视频缓存装置中的每个视频块的联合请求速率值JRR,根据所述的JRR确定所述某个视频块的缓存方式。

【技术特征摘要】
1.一种基于联合请求速率的在线视频缓存管理方法,其特征在于,将视频按照时间顺序切分成多个字节数相同且连续的视频块,所述的方法包括:S1:视频缓存装置接收到用户发来的某个视频块的请求后,从远程视频服务器中获取所述某个视频块,将所述某个视频块发送给所述用户,同时记录用户观看视频的历史数据信息;S2:所述视频缓存装置根据用户观看视频的历史数据信息,计算出所述某个视频块以及所述视频缓存装置中的每个视频块的联合请求速率值JRR,根据所述的JRR确定所述某个视频块的缓存方式。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的将视频按照时间顺序切分成多个字节数相同且连续的视频块,具体包括:视频缓存装置将视频按照时间顺序分成多个字节数相同且连续的视频块,并在其内部的缓存空间中以视频块的方式对各个视频进行存储和管理,远程视频服务器以视频块的方式存储和管理所有视频,远程视频服务器通过通信网络与各个视频缓存装置进行数据通信;视频缓存装置存储和管理用户观看视频的历史数据信息,所述的历史数据信息包括:用户观看进度文件和视频块访问计数文件,所述的用户观看进度文件用于记录每个在线用户最近一次观看的视频块和观看时刻,所述的视频块访问计数文件用于记录每个视频块截至每次被访问时累计的访问次数。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的视频缓存装置接收到用户发来的某个视频块的请求后,从远程视频服务器中获取所述某个视频块,将所述某个视频块发送给所述用户,包括:视频缓存装置接收到用户发来的某个视频块的请求后,查找并比对视频缓存装置存储的视频块集合中是否存在所述的某个视频块,如果存在所述的某个视频块,则将所述的某个视频块返回给用户,同时更新所述某个视频块的历史数据信息;如果缓存中不存在所述某个视频块,则视频缓存装置到远程视频服务器获取所述某个视频块,并将所述某个视频块返回给所述用户,然后顺序执行步骤S2。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述视频缓存装置根据用户观看视频的历史数据信息,计算出所述某个视频块以及所述视频缓存装置中的每个视频块的联合请求速率值JRR,根据所述的JRR确定所述某个视频块的缓存方式,包括:所述视频缓存装置将其空闲的缓存空间与需要缓存的某个视频块本身的内存大小进行比较,当空闲的缓存空间大于或者等于所述某个视频块本身的内存时,则所述视频缓存装置将所述某个视频块存入空闲的缓存空间;当空闲的缓存空间小于所述某个视频块本身的内存时,所述视频缓存装置根据其存储的各个视频块的历史数据信息,计算出其视频块集合中的每个视频块和所述某个视频块的JRR:当JRR值最小的视频块不是所述某个视频块时,则从所述视频缓存装置的缓存空间中删除JRR值最小的视频块,并并在对应缓存空间上存储所述某个视频块;当JRR值最小的视频块是所述某个视频块时,则不在本地缓存中存储所述某个视频块。5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的计算出所述某个视频块以及所述视频缓存装置中的每个视频块的联合请求速率值JRR,包括:设视频缓存装置已缓存的视频块和所述的某个视频块的集合为Γ,对Γ中的每个视频块,给定一个固定长度W的观测窗口:当视频块的开始播放时间大于或等于给定的观测窗口长度W,该视频块的观测窗口为在线用户观测窗口,所述的联合请求速率为在线用户联合请求速率:给定当前时刻t,对任意一个视频块(v’,i’)∈Γ且i’×Tv'≥W,其中v’,i’分别是视频块对应的视频编号和视频块编号,Tv'是每个视频块的播放时间长度,定义(v’,i’)的观测窗口为[i'×Tv'-W,i’×Tv');假定在该观测窗口范围内有在线用户正在观看某些视频块,这些具体观看位置形成一个集合Ω={σk|i'×Tv'-W≤σk<i'×Tv',k=0,1,…,|Ω|-1},其中Tv'是每个视频块的播放时间长度,σk为一个视频观看位置,指的是有用户从视频开始位置0秒观看到一个当前观看位置σk秒,且σ0≤σ1≤…≤σ|Ω|-1;不失一般性,每个处于观看位置σk的用户,其当前观看的视频块如下式(1)所示:其后续会以一定观看概率观看视频块(v',i'),该观看概率记为计算公式如下式(1)所示:其中,式中的分子和分母是根据视频块访问计数文件分别得出的视频块(v',i')被连续观看总次数和视频块(v',jk)被连续观看总次数;该用户会在一定时间Δk后请求(v',i'),Δk按下式(2)计算:Δk=i'×Tv'-σk(3)Δk为该用户对视频块(v',i')的请求时间;视频块的联合请求概率JRR为观测窗口内,所有在线用户请求视频块(v',i')的概率与请求时间的比值的和,即,在线用户联合请求速率JRR(v′,i′)如下式(4)所示:6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述的计算出所述某个视频块以及所述视频缓存...

【专利技术属性】
技术研发人员:李纯喜高志朋赵永祥
申请(专利权)人:北京交通大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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