对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法技术

本发明专利技术公开了一种对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，该方法通过对超载节点收到的流媒体资源请求按请求优先级进行排序，筛选出低优先级的流媒体资源请求，并计算持有被请求流媒体资源的邻居节点能力值，然后把该超载节点无法及时处理的请求转移给这些邻居节点，实现各节点的负载均衡；当节点的缓存空间已满时，筛选出该节点缓存中低替换优先度的流媒体资源，并计算所筛选出的流媒体资源中所有流媒体数据片的供需比，然后在节点缓存中删除供需比最大的流媒体数据片，缓存它新点播的流媒体数据片，以此来动态调整系统中流媒体资源的分布，进一步增加了系统的稳定性、提高节点的带宽利用率、降低服务器负载，从而更好地保证服务质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到互联网技术、对等网络技术与流媒体技术，针对对等网络流媒体点播系统，本专利技术实现了一种对等网络流媒体点播的节点请求转移与缓存替换方法，属于互联网上流媒体点播信息服务的应用领域。
技术介绍
对等网络技术是近年来出现的可用于提供流媒体服务的新技术。在对等网络流媒体点播系统中,各个节点只与其邻居节点交换信息,故节点只拥有系统的局部视图。在调度数据请求时,由于节点所属的网络环境不同，并且收到其他节点请求的数量不同，导致系统中个别节点收到过多请求而出现负载过重，而某些节点却处于空闲状态。若系统中的超载节点能把自身接收到的部分请求转移给其他轻载节点,则可在一定程度上降低超载节点的压力,提高整个对等网络流媒体点播系统的性能。目前比较常见的对等网络流媒体点播系统负载均衡策略有：基于复制技术的算法、基于流言传播的算法、基于意识路由的算法等。然而，这些算法虽然能在一定程度上减轻系统中节点负载不均衡的现象，但是由于网络带宽的动态多变性，以及节点行为的随意性，这些算法并不能很好地适应现有的对等网络流媒体点播系统。因此，为了克服流媒体点播系统中由于请求分布不一造成的节点端负载不均的问题，需要设计一种更好的负载均衡策略，来进一步增加对等网络流媒体点播系统的稳定性、提高节点的带宽利用率、降低服务器负载，从而更好地保证网络服务质量。
技术实现思路
：本专利技术提出了一种对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法。一种对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，包括设置的节点请求转移模块和节点缓存替换模块；通过节点请求转移模块和节点缓存替换模块，实现对等网络流媒体点播系统中各节点的负载均衡；具体是：在节点请求转移模块中，需要转移请求的节点检查其节点负载度状态，如果该节点接收到过多的流媒体资源请求，它将按照请求优先级筛选出低优先级请求，并计算出持有被请求流媒体资源的节点能力值，然后把该节点无法及时处理的请求转移给这些节点；在节点缓存替换模块中，当节点的缓存空间已满时，该节点根据自身已缓存的所有流媒体资源的替换优先度，筛选出低替换优先度的流媒体资源，并计算所筛选出的流媒体资源中所有流媒体数据片的供需比，然后把供需比最大的流媒体数据片从该节点的缓存中删除，以便该节点缓存新点播的流媒体数据片。所述的流媒体资源的划分：是指完整的一部电影或一首歌曲，一个流媒体资源被分割为若干大小相同的流媒体数据片，每个流媒体数据片被赋予一个序号，第一个流媒体数据片序号是1，下一个流媒体数据片序号是上一个流媒体数据片序号递增1；每个流媒体数据片的单位是字节，它的大小为32千字节，但是最后一个流媒体数据片的大小应该小于或等于32千字节；其中：1千字节＝1024字节，1字节＝8位；最后一个流媒体数据片大小的计算公式如下：所述节点请求转移模块，包括下述节点负载度、节点稀缺度、请求紧急度、请求优先级和节点能力值：(1)节点负载度：是指节点所发送的流媒体资源总量占节点带宽的百分比，它的计算公式如下：在公式(2)中，T是一个时间周期，它的取值为10秒；节点第t秒上传流媒体资源量是指它在第t秒发送给向其请求流媒体资源的节点的流媒体数据片总数；节点第t秒发送的消息量是指它在第t秒发送给向其请求流媒体资源的节点的确认消息包总数，单位是“个数”；节点带宽的单位是“字节”；(2)节点稀缺度：是指缓存了某个流媒体数据片的节点数占其邻居节点总数的比例，它的计算公式如下：在公式(3)中，i是节点的序号，i取值范围是[1，20]，它是目录服务器给每个节点提供邻居节点的总数；节点i的位图值反映了节点i是否缓存了某个流媒体数据片，如果节点i缓存了某个流媒体数据片，那么其位图值是1，否则其位图值是0；(3)请求紧急度：是指节点请求的某个流媒体资源期望得到其他节点的响应紧急程度，它的计算公式如下：在公式(4)中，如果节点请求流媒体数据片序号越接近节点当前播放流媒体数据片序号,那么该节点的请求紧急度值就越大，也就是说该节点的请求越紧急；反之则越小；(4)请求优先级：是指节点收到若干个流媒体资源的请求后，这些请求被响应的先后顺序，它的计算公式如下：请求优先级＝节点稀缺度×请求紧急度 (5)在公式(5)中，如果请求优先级值越大，那么该请求就优先得到节点的响应，否则该请求就被优先转移给其他节点响应；(5)节点能力值：是指节点响应流媒体资源请求的能力，它的计算公式如下：节点能力值＝节点在线时间×(节点历史上传最大速度+节点已上传流媒体数据量) (6)在公式(6)中，节点在线时间的单位为“秒”；节点历史上传最大速度是指节点曾经向其他节点发送流媒体资源的最大传输速度，单位为“字节/秒”；节点已上传流媒体数据量是指节点发送给向其请求流媒体资源的节点的流媒体资源总量，单位是“字节/秒”。所述的节点缓存替换模块包括下述的流媒体资源替换优先度、流媒体数据片供给度、流媒体数据片需求度和流媒体数据片供需比：(1)流媒体资源替换优先度：是指当某个节点的缓存空间满时，保存在该节点缓存中的流媒体资源，被到达该节点需要新保存的流媒体资源替换掉的先后顺序，它的计算公式如下：在公式(7)中，T是一个时间周期，它的取值为30“秒”；近似因子是指某流媒体数据片最近一次被某节点请求的时间距上一次该数据片被其他节点请求的时间间隔，时间间隔的单位为“秒”，近似因子的计算公式如下：(2)流媒体数据片供给度：是指在一个时间周期内，在一个流媒体资源中某个流媒体数据片副本总数占其所有的流媒体数据片副本总数的比例，它的计算公式如下：在公式(9)中，t是一个时间单位，单位是“秒”，它的取值范围是[1，30]；流媒体资源L是对等网络流媒体点播系统中任意一个流媒体资源，j是流媒体资源L中的流媒体数据片R的副本序号，它的取值范围为[1,m]，m是流媒体数据片R的副本总数；i是持有流媒体数据片R副本的节点序号，它的取值范围为[1,n]，n是持有流媒体数据片R副本的节点总数；(3)流媒体数据片需求度：是指在一个时间周期内，在一个流媒体资源中某个流媒体数据片被其他节点请求的总次数占其所有的流媒体数据片被其他节点请求的总次数的比例，它的计算公式如下：在公式(10)中，t是一个时间单位，单位是“秒”，它的取值范围是[1，30]；流媒体资源L是对等网络流媒体点播系统中任意一个流媒体资源，j是请求流媒体资源L中流媒体数据片R的节点序号，它的取值范围为[1，K]，K是请求流媒体数据片R的节点总数；i是流媒体资源L中流媒体数据片的序号，它的取值范围为[1,P]，P是流媒体资源L中流媒体数据片的总数；(4)流媒体数据片供需比：是指某个流媒体数据片供给度与其流媒体数据片需求度之比，它反映了该流媒体数据片的冗余程度，它的计算公式如下：在公式(11)中，如果流媒体数据片R供需比越大，表明流媒体数据片R在对等网络流媒体点播系统中的冗余程度越大，反之则越小。所述的节点请求转移模块的处理步骤如下：S301：开始；S302：对等网络流媒体点播系统中的每个节点根据公式(2)计算得出它们的节点负载度；S303：系统中的每个节点周期性检查自身的节点负载度的变化情况，如果节点负载度大于80％，则该节点属于超载节点，转S304；否则该节点属于未超载节点，转S302；S304：超载节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，其特征是：该方法包括设置的节点请求转移模块和节点缓存替换模块；通过节点请求转移模块和节点缓存替换模块，实现对等网络流媒体点播系统中各节点的负载均衡；具体是：在节点请求转移模块中，需要转移请求的节点检查其节点负载度状态，如果该节点接收到过多的流媒体资源请求，它将按照请求优先级筛选出低优先级请求，并计算出持有被请求流媒体资源的节点能力值，然后把该节点无法及时处理的请求转移给这些节点；在节点缓存替换模块中，当节点的缓存空间已满时，该节点根据自身已缓存的所有流媒体资源的替换优先度，筛选出低替换优先度的流媒体资源，并计算所筛选出的流媒体资源中所有流媒体数据片的供需比，然后把供需比最大的流媒体数据片从该节点的缓存中删除，以便该节点缓存新点播的流媒体数据片。

【技术特征摘要】
1.一种对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，其特征是：该方法包括设置的节点请求转移模块和节点缓存替换模块；通过节点请求转移模块和节点缓存替换模块，实现对等网络流媒体点播系统中各节点的负载均衡；具体是：在节点请求转移模块中，需要转移请求的节点检查其节点负载度状态，如果该节点接收到过多的流媒体资源请求，它将按照请求优先级筛选出低优先级请求，并计算出持有被请求流媒体资源的节点能力值，然后把该节点无法及时处理的请求转移给这些节点；在节点缓存替换模块中，当节点的缓存空间已满时，该节点根据自身已缓存的所有流媒体资源的替换优先度，筛选出低替换优先度的流媒体资源，并计算所筛选出的流媒体资源中所有流媒体数据片的供需比，然后把供需比最大的流媒体数据片从该节点的缓存中删除，以便该节点缓存新点播的流媒体数据片。2.根据权利要求1所述的对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，其特征是：所述的流媒体资源的划分：是指完整的一部电影或一首歌曲，一个流媒体资源被分割为若干大小相同的流媒体数据片，每个流媒体数据片被赋予一个序号，第一个流媒体数据片序号是1，下一个流媒体数据片序号是上一个流媒体数据片序号递增1；每个流媒体数据片的单位是字节，它的大小为32千字节，但是最后一个流媒体数据片的大小应该小于或等于32千字节；其中：1千字节＝1024字节，1字节＝8位；最后一个流媒体数据片大小的计算公式如下：3.根据权利要求1所述的对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，其特征是：所述节点请求转移模块，包括下述节点负载度、节点稀缺度、请求紧急度、请求优先级和节点能力值：(1)节点负载度：是指节点所发送的流媒体资源总量占节点带宽的百分比，它的计算公式如下：在公式(2)中，T是一个时间周期，它的取值为10秒；节点第t秒上传流媒体资源量是指它在第t秒发送给向其请求流媒体资源的节点的流媒体数据片总数；节点第t秒发送的消息量是指它在第t秒发送给向其请求流媒体资源的节点的确认消息包总数，单位是“个数”；节点带宽的单位是“字节”；(2)节点稀缺度：是指缓存了某个流媒体数据片的节点数占其邻居节点总数的比例，它的计算公式如下：在公式(3)中，i是节点的序号，i取值范围是[1，20]，它是目录服务器给每个节点提供邻居节点的总数；节点i的位图值反映了节点i是否缓存了某个流媒体数据片，如果节点i缓存了某个流媒体数据片，那么其位图值是1，否则其位图值是0；(3)请求紧急度：是指节点请求的某个流媒体资源期望得到其他节点的响应紧急程度，它的计算公式如下：在公式(4)中，如果节点请求流媒体数据片序号越接近节点当前播放流媒体数据片序号,那么该节点的请求紧急度值就越大，也就是说该节点的请求越紧急；反之则越小；(4)请求优先级：是指节点收到若干个流媒体资源的请求后，这些请求被响应的先后顺序，它的计算公式如下：请求优先级＝节点稀缺度×请求紧急度 (5)在公式(5)中，如果请求优先级值越大，那么该请求就优先得到节点的响应，否则该请求就被优先转移给其他节点响应；(5)节点能力值：是指节点响应流媒体资源请求的能力，它的计算公式如下：节点能力值＝节点在线时间×(节点历史上传最大速度+节点已上传流媒体数据量) (6)在公式(6)中，节点在线时间的单位为“秒”；节点历史上传最大速度是指节点曾经向其他节点发送流媒体资源的最大传输速度，单位为“字节/秒”；节点已上传流媒体数据量是指节点发送给向其请求流媒体资源的节点的流媒体资源总量，单位是“字节/秒”。4.根据权利要求1所述的对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，其特征是：所述的节点缓存替换模块包括下述的流媒体资源替换优先度、流媒体数据片供给度、流媒体数据片需求度和流媒体数据片供需比：(1)流媒体资源替换优先度：是指当某个节点的缓存空间满时，保存在该节点缓存中的流媒体资源，被到达该节点需要新保存的流媒体资源替换掉的先后顺序，它的计算公式如下：中，T是一个时间周期，它的取值为30“秒”；近似因子是指某流媒体数据片最近一次被某节点请求的时间距上一次该数据片被其他节点请求的时间间隔，时间间隔的单位为“秒”，近似因...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄桂敏，白谦，李成森，刘平山，周娅，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45