一种基于流行度的p2p流媒体复制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于流行度的P2P流媒体复制方法。本方法为：1）从P2P流媒体系统中选取若干节点作为候选节点；2）统计P2P流媒体系统中每个流媒体文件的长度及其期望的赤字带宽，计算流媒体文件的流行度，根据流媒体文件的流行度值确定出将要变热的流媒体文件Mi；3）计算当前观看这些Mi的节点的总的可利用存储空间的大小，以及这些Mi所期望的存储空间之和的大小；如果系统当前总的可以利用的存储空间大期望的存储空间之和,赋期望存储空间值做为各个Mi的存储空间大小,并把它复制到当前节点上；否则，对于每个流媒体文件的赋其与副本最优速率相近的缓存空间大小。然后复制到在综合性能比较好的节点上。
【专利说明】一种基于流行度的P2P流媒体复制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于流行度的P2P流媒体复制方法，属于信息【技术领域】，尤其是对等网络(peer - to-peer) P2P的流媒体通信领域。
【背景技术】
[0002]目前P2P网络的应用越来越广泛，P2P网络模式的兴起得益于Internet的广泛普及、网络带宽的大幅增加以及基于Internet的终端系统计算能力的迅速增强。上述因素促使原先在其它网络计算模式中通常被忽视且广泛存在的终端用户设备成为一种宝贵的计算资源。它与C/S模式最显著的区别在于网络中的节点(peer)既可以获取其它节点的资源或服务，同时又是资源或服务的提供者，即兼具Client和Server的双重身份。到目前为止，P2P研究已经涉及非常广泛的方面，主要包括:网络拓扑构造、安全与可靠性、分布式数据存储、大规模并行计算等。P2P的应用更是涵盖诸多领域，如:商业和民用领域的文件和数据共享和存储、科研领域的协同和并行计算、军事领域的士兵协作和战场网络的构
ΛΞ, Tj- O
[0003]同时随着通信技术的飞速发展，改变了传统的信息处理，加工，传播的手段，加快了人类文明进步的步伐。多媒体技术综合了声音，文字，图像，动画和视频等多种交互手段，拓宽了信息的表现形式，为人类的数字生活带来了深刻变革。于是网络通信技术和多媒体技术相结合，产生了流媒体(streaming media)技术。流媒体是以流式传输技术通过网络传送的，在时间上具有连续性的媒体文件，基于P2P的流媒体系统更是越来越受到人们的重视。
[0004]P2P流媒体复制技术就是在P2P网络中将一份流媒体文件复制为内容相同的多份文件，放置在不同的节点上，P2P流媒体复制技术一方面可以很好的解决节点动态性问题，当节点需要离开时，就会复制节点上的内容到一个新的节点上；同时一个好的副本放置策略可以把副本放置在一些综合性能高的节点上，以保证网络中数据对象的可靠性，提高客户端访问数据的有效性。在现有的P2P流媒体复制的关键技术中，有基于聚类算法，基于K中值算法，基于组群算法，基于比例复制算法等，但是这些算法存在一些缺陷，比如在计算流行度时，认为流媒体文件的流行度服从Zipf分布，这种分布是根据流媒体文件被观看的次数来判断流媒体文件的流行程度的，观看的次数越多，则说明文件的流行度越高，观看次数越少，则文件的流行度就越低。但是在现实应用中，由于流媒体文件的推荐策略等会导致文件的虚假流行，这样不仅导致网络带宽的浪费，也不能真实的反映文件的流行度。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是要发明一种基于流行度的P2P流媒体复制方法。本发明通过采用最优复制策略来保证服务质量的可靠性。通过合理的副本复制，不仅避免了在地理上广泛分布的系统节点由于网络断开或机器故障等动态不可预测因素引起的数据丢失。同时由于P2P网络中，各节点在处理能力，存储能力和网络带宽等方面存在较大差异，因此将文件副本放置在高性能的节点上，不仅能物尽其用，而且还极大地提高了系统的可用性和可靠性。
[0006]发明创造的技术方案:
[0007]—种基于流行度的P2P流媒体复制方法，其步骤为:
[0008]I)从P2P流媒体系统中选取若干节点作为候选节点；
[0009]2)统计P2P流媒体系统中每个流媒体文件的长度及其期望的赤字带宽，计算流媒体文件的流行度，根据流媒体文件的流行度值确定出将要变热的流媒体文件Mi ；
[0010]3)计算当前观看该流媒体文件Mi的节点的可利用存储空间的大小，以及该流媒体文件Mi所期望需要的存储空间的大小；如果该可利用存储空间大于该需要的存储空间，则以E(DiOii)) Xl(S)大小的存储空间复制该流媒体文件Mi到可利用的节点上，否则以
【权利要求】
1.一种基于流行度的P2P流媒体复制方法，其步骤为: O从P2P流媒体系统中选取若干节点作为候选节点； 2)统计P2P流媒体系统中每个流媒体文件的长度及其期望的赤字带宽，计算流媒体文件的流行度，根据流媒体文件的流行度值确定出将要变热的流媒体文件Mi ； 3)计算当前观看这些流媒体文件Mi的节点的总的可利用存储空间的大小，以及这些流媒体文件Mi所期望的存储空间之和的大小；如果该可利用存储空间大于该期望的存储空间，则以E (Di (Iii)) Xl(S)大小的存储空间复制这些流媒体文件Mi到这些可利用的节点上， 否则以[乘以P2P流媒体系统当前所有观看节点总的可利用存储空间的大小复制该流媒体文件Mi到所述候选节点上；其中， l(s)为流媒体文件的播放时间长度，E (Di Cni))是流媒体文件Mi的赤字带宽，Σ kE(Dk(nk))是所有k个流媒体文件期望的赤字带宽之和。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于计算每个流媒体文件的流行度的公式为
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于根据公式 计算节点的可利用赤字带宽Dk(nk)，当i=l时，赤字带宽为O ;当i > 2时，赤字带宽为
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述将该流媒体文件Mi复制到所述候选节点上的方法为:如果第一个候选节点存储空间足够缓存该流媒体文件Mi，则把整个流媒体文件Mi放置到此候选节点上，如果第一个候选节点的存储空间不够，则首先在第一个候选节点上缓存，将剩余部分依次序缓存到后续的候选节点上。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当节点Pi请求下载一流媒体文件时，只有比Pi请求早的节点才可以上传数据给Pi ;当该节点Pi从比它请求早的节点中下载该流媒体文件时，不能大于它的请求回放速率，除非Pi的观影请求速率能完全被当前晚到的这个节点所满足时，KPi请求晚的节点才能用于上传数据。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当节点观看某一流媒体文件时，该节点先检查该流媒体文件是否存在节点的本地缓存中，如果存在则不做任何替换；如果未在本地缓存，则计算本地缓存的每个流媒体文件所期望副本个数，然后再计算缓存每个流媒体文件的当前观看节点的所实际拥有的副本个数，得出当前观看节点实际拥有的副本个数和期望的副本个数之比，然利用替换掉本地缓存中比值最大的这个流媒体文件。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于流媒体文件所期的副本个数Ι 的计算公式为:
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述候选节点的选取方法为:计算P2P流媒体系统中节点的存储容量值，并进行归一化处理；然后计算该节点的最大上传速率，最大下载速率，并进行归一化处理；再后选取请求节点与系统中节点j之间的跳数，并进行归一化处理，最后将该节点的存储容量值、最大传速率和最大下载速率，请求节点与系统中节点j之间的跳数进行加权求和，得到该节点的综合性能值；根据节点的综合性能值选取出所述候选节点。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于计算节点的综合性能值W的公式为:
【文档编号】H04N21/63GK103458315SQ201310385411
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】杨戈, 高兵, 刘宏 申请人:北京大学深圳研究生院