专利名称：面向网络多媒体传输服务的客户端主动性负载平衡方法
技术领域：
本发明涉及多媒体网络传输服务中负载平衡技术，尤其是涉及一种面向网 络多媒体传输服务的客户端主动性负载平衡方法。
背景技术：
随着互联网的发展和多媒体服务的普及，传输带宽瓶颈的问题成为网络多媒 体应用领域的主要矛盾。解决网络传输与服务瓶颈问题的一个关键技术就是负
载平衡，目前，负载均衡技术采用的方法主要有DNS轮循，HTTP重定向和IP
欺骗方法。
DNS轮询方法是一种传统的方法，即多台WWW镜像主机在DNS中对应同一域 名，当用户访问WWW，要求DNS服务器解析域名时，DNS服务器按DNS请求的前 后顺序把域名依次解析成其中的一台WWW主机的IP地址，从而把任务平均地分 担到数台W鼎主机上，来提高冊W服务的整体性能。这种方法的优点是实现 简单、实施容易、成本低。其缺点是当全局负载均衡采用"用户就近访问" 的原则作为选择最优服务器的策略时，在城域网环境下，会存在判断不准的现 象。
HTTP重定向方法，是通过全局负载均衡交换机的HTTP重定向技术，将用户 的访问请求重定向到最优的服务器上。这种方法解决了传统DNS轮循方法存在 的缺陷，但其缺点是只能为HTTP的访问进行重定向。
由于HTTP重定向存在只能为HTTP访问提供服务的缺陷，IP欺骗可以作为一 种补充的解决方案，它同样需要在DNS服务器中将网站对应的域名解析记录指 向到全局负载均衡交换机的IP地址。这种方法可以对所有类型的访问如http、 ftp及进行重定向，但其速度和效率相对比前两种方法要差一点，因为用户所有 的访问请求都通过三个点才能响应，经历了更多的路径和处理，所以其主要作 为HTTP重定向的补充在同一设备中实现。
发明内容
针对面向多媒体传输服务系统中服务器端的负载平衡方法属于滞后型或预 测型的现状，本发明的目的是提供一种面向网络多媒体传输服务的客户端主动 性负载平衡方法，提高系统的响应速度和传输能力。
本发明解决其技术问题采用的技术方案，具体步骤如下
1) 多媒体资源下载测速方法；
2) 多媒体资源下载期间的调整；
3) 传输超负荷保护调整。 所述的多媒体资源下载测速方法
客户端从种子文件中获得信息，共有m个节点持有所需的资源，记为Ai, A2，……，Am。客户端首先向这m个节点请求整个资源数据流的SHA-l校验块的 第一块，共有256K字节的数据，并进行测速。测速的程序为独立的单元，时间 仅为10秒，未结束的强制关闭，并计算其间的速率R,， R2，……，R ，这里采 用RTT ， Round Trip Time,即从发起请求开始到接收到第一块数据块为止；
客户端程序根据不同的网络设定不同的速度阈值Fr ，
此时存在两种情况
(1) Z《<C说明即使同时向所有节点请求资源也不可能达到阈值。因
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此将Ri排序，所有^<;;>5%将被淘汰，其余节点共同作为资源传输节点；
(2) S《>C说明代理节点服务能力已能达到理想值。依然将Ri从大到
小排序，用贪心算法寻找最小的t，使得^^>&。则这t个节点就是被选
出作为多媒体资源传输节点。 所述的多媒体资源下载期间的调整方法如下
在下载过程中，任务管理器会定期检查各传输节点的运行情况，并计算传 输速率，其中
(1) 若某个传输节点的传输速率低于阈值Fr的5%，则将其从传输节点中删 除并放入备用节点，再从备用节点中随机挑选一个节点替代；
(2) 若总的传输速率，即所有传输节点的速率之和小于阈值Fr的66%，则 根据之前Ri的顺序，从备用节点中挑选出第一个节点，加入传输节点。
所述的传输超负荷保护调整方法如下
如果在某段连续的时间内，客户端总的传输速率大于阈值Fr的15(m，说明 传输速率己足够高，并且造成了部分带宽的浪费。此时客户端在保证不低于阈 值Fr的传输速率的情况下将主动减少传输节点，减低代理节点的负载；分三种
情况考虑
(1) 若只存在一个传输节点，即便此节点的速率超过阈值Fr的150y。，则不 作调整；
(2) 若存在两个传输节点，则考察是否其中一个节点的独立速率超过阈值 Fr的100。/。存在这种情况，则保留该节点，删除另外一个节点；不存在这种情 况，则两个节点都保留；
(3) 若存在三个以上传输节点，则说明可以找到一节点q，使得剩余节点的 传输速率仍然能够超过阈值Fr的100%。
本发明具有的有益效果在于
1) 本发明针对面向多媒体传输服务系统中服务器端的负载平衡方法属于滞 后型或预测型，在实际的传输过程中，经常会由于不可预见的原因，如用户访 问突发性峰值等造成系统瓶颈和拥塞，提出一种由客户端主动执行的负载平衡 方法，实现部分负载平衡的目标。
2) 当客户端的传输速率超过一定阈值而造成带宽消耗浪费时，能主动减少 传输节点，减少客户端带宽浪费，这种主动型的负载平衡方法可以作为服务器 端滞后型或预测型负载平衡方法的补充。
具体实施例方式
本发明包括如下步骤
1) 多媒体资源下载测速方法；
2) 多媒体资源下载期间的调整；
3) 传输超负荷保护调整。 1.多媒体资源下载测速
客户端从种子文件中获得信息，共有m个节点持有所需的资源，记为A:， A2，……，Am。客户端首先向这m个节点请求整个资源数据流的SHA-l校验块的 第一块(256KB)的数据，并进行测速。测速的程序为独立的单元，时间仅为10 秒(未结束的强制关闭)，并计算其间的速率R" R2，……，Rm (采用RTT ， Round Trip Time，即从发起请求开始到接收到第一块数据块为止)。
客户端程序根据不同的网络设定不同的速度阈值Fr，并认为超过这个阈值的 速度都是等价的 一般ADSL用户的下载速率最大为2Mbps即256KBps，需要点 播高品质视频的速率为1Mbps即128KBps。
此时存在两种情况 (1) ZA<K，说明即使同时向所有节点请求资源也不可能达到阈值。因
此将Ri排序，所有A〈巧xSM将被淘汰，其余节点共同作为资源传输节点。
(2) S《>Fr，说明代理节点服务能力已能达到理想值。依然将Ri从大到
小排序，用贪心算法寻找最小的t，使得^《>《。则这t个节点就是被选出 作为多媒体资源传输节点。
2. 多媒体资源下载期间的调整
网络的情况是实时变化的，代理节点的服务速率也不会恒定。在下载过程 中，任务管理器会定期检査各传输节点的运行情况，并计算传输速率。如果发
现某段连续的时间内(如1分钟内)
(1) 若某个传输节点的传输速率低于Fr的5%，则将其从传输节点中删除并 放入备用节点，再从备用节点中随机挑选一个节点替代。
(2) 若总的传输速率(所有传输节点的速率之和)小于Fr的661则根据 之前Ri的顺序，从备用节点中挑选出第一个节点，加入传输节点。
3. 传输超负荷保护调整
如果在某段连续的时间内，客户端总的传输速率大于Fr的150。/。，说明传输 速率己足够高，并且造成了部分带宽的浪费。此时客户端在保证不低于Fr的传 输速率的情况下将主动减少传输节点，减低代理节点的负载。分三种情况考虑
(1) 若只存在一个传输节点(此节点的速率超过了 Fr的150%)，则不作调整。
(2) 若存在两个传输节点，则考察是否其中一个节点的独立速率超过Fr的
100%:存在这种情况，则保留该节点，删除另外一个节点；不存在这种情况，
则两个节点都保留。
(3) 若存在三个以上传输节点，则说明可以找到一节点q，使得剩余节点的 传输速率仍然能够超过Fr的100%。证明如下
设传输节点为k (k>3)个，速率为R1， R2， ， Rk。
若不存在任意节点q使得(t《)-& >F,，
则对任意的《，有((^>,)-&<《|1^^)
'=1
/ = 1 《=1
又有前提(Z《)〉[x1500/0 ，贝U(yt-l)xF,xl50o/o〈A:xF, 解得*<3，与前提k^3矛盾。
所以必然能找到节点q使得(t《)-& >《
此时，从传输节点中删除q (减少代理节点q的负载)，保留其余传输节点。
权利要求
1、一种面向网络多媒体传输服务的客户端主动性负载平衡方法，其特征在于包括如下步骤1)多媒体资源下载测速方法；2)多媒体资源下载期间的调整；3)传输超负荷保护调整。
2、 根据权利要求1所述的一种面向网络多媒体传输服务的客户端主动性负 载平衡方法，其特征在于所述的多媒体资源下载测速方法客户端从种子文件中获得信息，共有m个节点持有所需的资源，记为A" A2，……，A 。客户端首先向这m个节点请求整个资源数据流的SHA-l校验块的 第一块，共有256K字节的数据，并进行测速。测速的程序为独立的单元，时间 仅为10秒，未结束的强制关闭，并计算其间的速率R" R2，……，Rm，这里采 用RTT ， Round Trip Time,即从发起请求开始到接收到第一块数据块为止；客户端程序根据不同的网络设定不同的速度阈值Fr，此时存在两种情况(1) i;《<^，说明即使同时向所有节点请求资源也不可能达到阈值。因此将Ri排序，所有A〈^x Z。将被淘汰，其余节点共同作为资源传输节点；(2) f《>C说明代理节点服务能力已能达到理想值。依然将Ri从大到小排序，用贪心算法寻找最小的t，使得^《>^。则这t个节点就是被选 出作为多媒体资源传输节点。
3、根据权利要求1所述的一种面向网络多媒体传输服务的客户端主动性负 载平衡方法，其特征在于所述的多媒体资源下载期间的调整方法如下在下载过程中，任务管理器会定期检查各传输节点的运行情况，并计算传 输速率，其中(1)若某个传输节点的传输速率低于阈值Fr的5%，则将其从传输节点中删 除并放入备用节点，再从备用节点中随机挑选一个节点替代；(2)若总的传输速率，即所有传输节点的速率之和小于阈值Fr的66y。，则 根据之前Ri的顺序，从备用节点中挑选出第一个节点，加入传输节点。
4、根据权利要求1所述的一种面向网络多媒体传输服务的客户端主动性负 载平衡方法，其特征在于所述的传输超负荷保护调整方法如下如果在某段连续的时间内，客户端总的传输速率大于阈值Fr的150%，说明 传输速率己足够高，并且造成了部分带宽的浪费。此时客户端在保证不低于阈 值Fr的传输速率的情况下将主动减少传输节点，减低代理节点的负载；分三种 情况考虑(1) 若只存在一个传输节点，即便此节点的速率超过阈值Fr的150y。，则不 作调整；(2) 若存在两个传输节点，则考察是否其中一个节点的独立速率超过阈值 Fr的100。/。存在这种情况，则保留该节点，删除另外一个节点；不存在这种情 况，则两个节点都保留；(3) 若存在三个以上传输节点，则说明可以找到一节点q，使得剩余节点的 传输速率仍然能够超过阈值Fr的100%。
全文摘要
本发明公开了一种面向网络多媒体传输服务的客户端主动性负载平衡方法。此方法根据客户端连接的代理服务节点个数和每个代理服务节点的传输速率，主动调整连接代理服务节点的个数，当客户端的传输速率超过一定阈值而造成带宽消耗浪费时，主动减少传输节点。这种主动型的负载平衡方法可以作为服务器端滞后型或预测型负载平衡方法的补充，提高系统对网络传输状态的响应，提高多媒体网络传输服务质量。
文档编号H04L12/56GK101184031SQ20071016446
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月3日 优先权日2007年12月3日
发明者辉 何, 吴哲锋, 挺 徐, 陆系群 申请人:浙江大学