【技术实现步骤摘要】
子节点、父节点以及用于多层次视频网络的缓存方法及系统
本专利技术涉及网络通信
,特别是涉及一种子节点、父节点以及用于多层次视频网络的缓存方法及系统。
技术介绍
随着计算机网络技术和基础设施建设的迅猛发展,多媒体服务提供商所提供的高分辨率视频点播等多媒体网络业务逐渐兴起。这些业务通常利用缓存系统中的带宽和存储资源,向终端用户提供高质量且不间断的视频流。然而,不断增长的用户数量和对服务质量的更高需求也给服务提供商带来极大压力。视频点播系统的整体带宽和存储资源有限,因此服务提供商不得不加大基础设施建设的投资来满足日益增长的用户需求。在这一背景下,如何有效地利用缓存系统的带宽资源和存储资源来更好地满足用户的需求成为一个需要重点考虑的问题。然而当这个问题被放到分布式环境下的缓存系统中时,系统资源和用户访问行为的异构性使得缓存系统的策略更为复杂,难以实现各个节点之间的高效协调。因此,如何利用已有的基础设施架构,在异构网络环境中最大限度地实现缓存节点之间的协作,满足用户对于服务的需求,是分布式领域的一个重要研究内容。在现有的层次式缓存系统中,用户请求在多层次视频网络中以向上的路径传递。一旦服务器上存储有相关内容即满足该请求。同时系统通常采用最小包路径长度作为优化目标来确定缓存的策略。首先获得系统的整体拓扑结构,各个节点的存储容量信息和用户访问的模式,进而将缓存策略问题形式化为一个优化问题。优化的目标是最小化请求的访问路径长度。然而,这一传统策略存在几个重要缺陷。首先,静态的请求路由仅能实现不同层次间的缓存协作,而难以实现同一层次上节点的缓存协作,从而影响了分布式缓 ...
【技术保护点】
一种用于多层次视频网络的缓存方法,其中所述多层次视频网络包括至少一父节点以及与所述父节点连接的多个子节点,其特征在于,所述方法包括:收集每一所述子节点的针对内容集中的每一内容的用户请求到达率;基于所述用户请求到达率、每一所述子节点的存储容量和上传带宽以及每一所述内容的大小确定每一所述子节点针对每一所述内容的最佳存储策略及最佳上传带宽分配策略。
【技术特征摘要】
1.一种用于多层次视频网络的缓存方法,其中所述多层次视频网络包括至少一父节点以及与所述父节点连接的多个子节点,其特征在于,所述方法包括:收集每一所述子节点的针对内容集中的每一内容的用户请求到达率;每一所述子节点利用各自的所述用户请求到达率、存储容量、每一所述内容的大小以及针对每一所述内容的迭代系数计算每一所述子节点针对每一所述内容的当前存储策略,并发送所述当前存储策略至所述父节点;所述父节点根据所述多个子节点的所述当前存储策略、所述用户请求到达率以及每一所述内容的大小计算当前总内容需求,并传送所述总内容需求至每一所述子节点;每一所述子节点根据所述当前总内容需求以及各自的上传带宽计算上传带宽分配策略,并传送至所述父节点;所述父节点根据所述上传带宽分配策略、所述上传带宽以及所述当前总内容需求更新所述迭代系数,并返回确定当前存储策略的步骤,直至所述当前存储策略和所述上传带宽分配策略收敛至最佳存储策略及最佳上传带宽分配策略。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述每一所述子节点利用各自的所述用户请求到达率、所述存储容量、每一所述内容的大小以及针对每一所述内容的迭代系数计算每一所述子节点针对每一所述内容的当前存储策略的步骤包括:在每一所述子节点中,定义所述当前存储策略为:为所述当前存储策略,K为内容集,k为所述内容集K中的每一内容,sk为每一所述内容k的大小,Bij为存储容量,i、j为不等于0的正整数,h为正数,在时,所述子节点存储所述内容k,在时,所述子节点放弃存储所述内容k,t为所述迭代系数的迭代次数。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述父节点根据所述多个子节点的所述当前存储策略、所述用户请求到达率以及每一所述内容的大小计算当前总内容需求的步骤包括:根据以下等式获取所述当前总内容需求:其中,Qk(t)为当前总内容需求,为所述当前存储策略,为所述用户请求到达率,K为内容集,k为所述内容集K中的每一所述内容,sk为每一所述内容k的大小,i、j、J为不等于0的正整数,t为所述迭代系数的迭代次数。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述每一所述子节点根据所述当前总内容需求以及各自的上传带宽计算所述上传带宽分配策略的步骤包括:根据以下等式计算所述上传带宽分配策略:其中,为所述上传带宽分配策略,Qk(t)为所述当前总内容需求,为所述当前存储策略,为所述用户请求到达率,Uji为每一所述子节点的上传带宽,K为内容集,k为所述内容集K中的每一内容,sk为每一内容k的大小,Bij为每一所述子节点的存储容量,i、j为不等于0的正整数,h为正数,t为所述迭代系数的迭代次数。5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述父节点根据所述上传带宽分配策略、所述上传带宽以及所述当前总内容需求更新所述迭代系数的步骤包括:根据以下等式更新迭代系数:其中,为更新后的迭代系数,为更新前的迭代系数,为所述上传带宽分配策略,Uji为每一所述子节点的上传带宽,Qk(t)为所述当前总内容需求,为所述当前存储策略,为所述用户请求到达率,K为内容集,k为所述内容集K中的每一所述内容,sk为每一所述内容k的大小,i、j为不等于0的正整数,函数是与正相关的函数,θ(t)=1/t是迭代过程中的步进长度,t为所述迭代系数的迭代次数。6.一种用于多层次视频网络的缓存系统,其中所述多层次视频网络包括至少一父节点以及与所述父节点连接的多个子节点,其特征在于,所述系统包括:收集单元,用于收集每一所述子节点的针对内容集中的每一内容的用户请求到达率;当前存储策略获取单元,设置在每一所述子节点中,用于利用每一所述子节点中各自的所述用户请求到达率、存储容量、每一所述内容的大小以及针对每一所述内容的迭代系数计算每一所述子节点针对每一所述内容的当前存储策略,并发送所述当前存储策略至所述父节点;当前总内容需求获取单元,设置在所述父节点中,用于根据所述多个子节点的所述当前存储策略、所述用户请求到达率以及每一所述内容的大小计算当前总内容需求,并传送所述当前总内容需求至每一所述子节点;上传带宽分配策略获取单元,设置在每一所述子节点中,用于根据所述当前总内容需求以及各自的上传带宽计算所述上传带宽分配策略,并传送至所述父节点;迭代系数更新单元,设置在所述父节点中,用于根据所述上传带宽分配策略、所述上传带宽以及所述当前总内容需求更新所述迭代系数,并返回所述更新后的迭代系数至当前存储策略获取单元,直至所述当前存储策略获取单元判断到所述当前存储策略和所述上传带宽分配策略收敛至最佳存储策略及最佳上传带宽分配策略。7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述当前存储策略获取单元用于:在每一所述子节点中,定义所述当前存储策略为:为所述当前存储策略,K为内容集,k为所述内容集K中的每一内容,sk为每一所述内容k的大小,Bij为存储容量,i、j为不等于0的正整数,h为正数,在时,存储所述内容k,在时,放弃存储所述内容k,t为所述迭代系数的迭代次数。8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述当前总内容需求获取单元用于:根据以下等式获取所述当前总内容需求:其中,Q...
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