专利名称：P2p实时流媒体缓存替换的时间权参数自适应调整方法
P2P实时流媒体缓存替换的时间权参数自适应调整方法技术领域P2P实时流媒体缓存替换的时间权参数自适应调整方法属于互联网P2P实时流媒体和缓 存替换方法研究领域。
背景技术：
P2P的工作机制广泛的应用在现有的网络中，P2P应用产生巨大的网络流量，占用了ISP 主千链路上的大部分带宽，随着IP-TV (P2P实时流媒体)在网络上的流行，可以预见在未来 ISP主干链路的流量中，P2P实时流媒体应用将占有相当大的比例。TOW方法是一种基于时间 权参数的P2P实时流媒体缓存替换方法，在TOW方法中当时间权参数为0时TOW算法退化为 LRU算法，当趋紧无穷时算法退化为按照预期剩余请求次数的淘汰算法，TOW算法通过调节时 间权参数调整两者的影响比例。而本发明针对TOW方法中的时间权参数进行自适应的反馈调 节，当缓存命中率增加时，线性增加时间权参数的值，当缓存命中率下降时，指数减少时间 权参数的值，动态调节时间权参数以实现较高的命中率。发明内容本发明的目的在于提供适合于基于时间权参数的P2P实时流媒体缓存替换方法(T0W)中 的时间权参数进行自适应调节的方法(见图l,时间权参数自适应调整方法与TOW方法 之间的关系示意图)，使时间权参数调整到一个合理值，使TOW方法达到一个较高的缓存命中 率。本发明根据缓存命中率的变化动态的调节时间权参数的数值，当缓存命中率增加时，以 相等步长增加时间权参数的数值，当缓存命中率下降时，除以一个固定的值，以新值作为新 的时间权参数。本发明的特征在于其特征在于，所述方法是在ISP部署在网络出口处的P2P实时流媒体 缓存服务器上，依次按照以下步骤实现步骤(1):初始化以下参数， 所有频道时间权参数为/"^r0『Pflmw ， 增加步长flrfrfi^mwi&e/;，为设定值， 减少步长rf,'v/rfe户flram^^p ，为设定值，一个时间周期i,划分为N个时间间隔，表示形式为I^，7^，...，7^，...7^，其中7;，,,表示第n个时间间隔，所述一个时间周期内的时间间隔总和为7;'，在所述一个时间周期r/内任选若干个时间间隔进行采样，作为采样时间段；步骤(2):记录当前时刻;i'，转步骤(3);步骤(3):记录从义'时刻开始到;i'+7;'秒内，所述采样时间段所对应的时间间隔内的缓 存命中率丑好及，并在,+r,'时刻转步骤(4);步骤(4):按以下步骤进行时间权参数自适应调整 步骤(4.1):记录当前时刻;T，并转入步骤(4.2)，步骤(4.2):记录从r时刻开始到r+7;'秒内，所述采样时间段所对应的时间间隔内的缓存命中率fii/及'，判断若5/0f'> 5Hi ，则转步骤(4.3)， 若5好及'《fi及/ ，则转步骤(4.4)，步骤(4.3):把时间权参数A增加一个arfrf/^m/i^te/;， i为所在频道的序号，转步骤 (4.5),步骤(4.4):把时间权参数/ ,.除以rf/vWei^m/M^印，把结果做为新的A，转步骤(4.5)， 步骤(4.5):在义"+ 7;'时刻，把缓存命中率5H及赋值为丑好W'，转步骤(4.1)。当时间权参数为零时，TOW方法退化为只考虑片断最后一次访问时间的LRU方法，当时 间权参数足够大，远超过时间项时，TOW方法退化为只考虑片断预期剩余请求次数方法。本 发明所提出的时间权参数自适应调整方法动态调节TOW方法中最后一次访问时间片断的预期 剩余请求次数两个因素之间的权值，使时间权参数调整到一个合理值，实现较高的缓存命中
图l.时间权参数自适应调整方法与TOW方法关系示意图。图2.时间周期与周期采样时间序列示意图。 图3.时间权参数自适应调整方法流程图。图4.时间权参数变化效果图，其中圆圈代表LRU方法效果，方块代表时间权参数为8 的缓存效果，三角形尖角向下表示时间权参数为100的缓存效果，三角形尖角向上表示时间 权参数为300的缓存效果，三角形尖角向左表示时间权参数为2000的缓存效果，三角形尖角 向右表示时间权参数自适应调节的缓存效果，叉型表示最优情况的缓存效果。
具体实施方式
一个时间周期i,划分为N个时间间隔，表示形式为Ti,1,Ti,2，...，Ti,n，...Ti,N其中T， 表示第n个时间间隔，所述一个时间周期内的时间间隔总和为T1`;'，在所述一个时间周期？;'内任选若干个时间间隔进行采样，作为采样时间序段(见图2)。时间权参数自适应调整方法动态调整频道时间权参数的大小(见图5)，它的步骤如下 步骤(1):用户自定义时间周期间隔及周期内的采样时间段。步骤(2):纪录前一时间周期，采样时间段对应时间间隔内的缓存命中率，转步骤(2)。步骤(3):时间权参数自适应调整步骤(3.1)计算本周期内，采样时间段对应时间间隔内的缓存命中率，如果命中率上升， 转步骤(3.2);否则，转步骤(3.3)。步骤(3.2):增加时间权参数，转步骤(4)。 步骤(3.3):减少时间权参数，转步骤(4)。 步骤(4):下一个周期，转步骤(2)。本发明的时间权参数自适应调整方法用于T0W-基于时间权参数的P2P实时流媒体缓存替 换方法中，而T0W方法用于ISP部署的P2P实时流媒体缓存服务器上，ISP通常将缓存服务 器部署在网络的出口处，部署P2P实时流媒体缓存服务器能够有效地减轻网络出口处的流量 压力，并且能縮短用户的播放延迟。基于时间权参数的P2P实时流媒体缓存替换方法中的时间权参数自适应方法的具体实施 步骤如下步骤(1):初始化所有频道时间权参数初始化为/"/,rOWPflram，增加步长addParamStep印，减少步长divideParamStep，时间周期表示形式Ti,1,Ti,2，...，Ti,n，...Ti,N ， 一个时间周期内的时间间隔总和为7;',采样段所对应的时间间隔如t^,!^,...,: ;^,...^",转步骤(2)。步骤(2):记录当前时刻义'，转步骤(3)步骤(3):记录从义'开始到;1'+7;'秒内，采样时间段所对应的时间间隔内的缓存命中率 5及及，在义'+7;'时刻转步骤(4)。步骤(4):记录当前时刻r，转步骤(5)。步骤(5):记录r时刻开始到r+7;'秒内，采样时间段所对应的时间间隔内的缓存命中率丑i/W'，如果5iHf、5iW ，转步骤(6);否则，转步骤(7)。步骤(6):将时间权参数A.增加一个固定常数flrfrf/^ra/nS^p。转步骤(8)。步骤(7):将时间权参数A除以一个固定常数rf/v/rf^^ra附A印，做为新的^，转步骤(8)。步骤(8):在义"+ 7;'时刻，将ATO 赋值为5及及'(5iW :5及J ')，转步骤(4)。 实验使用的模拟数据以校园网作为应用场景学生用户使用P2P实时流媒体软件观看感兴趣的电视节目，大部分用户集中在少数的热门频道上，用户流量绝大部分来自校园网外部，将缓存服务器部署在校园网络的出口，我们考察TOW方法中时间权参数对于缓存命中率的影 响。图4中T0W-100表示时间权参数A均为100时，T0W方法的缓存效果图，TOW-Adaptive 表示时间权参数/ ,.自适应调整的TOW方法的缓存效果图。随着时间权参数从0开始增加TOW方法命中率稳步提升，当参数到2000时性能已经开始下降，而我们的TOW-Ad邻tive方法基 本保持最佳参数的缓存性能。产生这种现象的是因为当时间权参数足够大时方法将退化成 P0ST方法(只考虑片段预期剩余请求次数的方法，称为P0ST方法)，而POST方法的性能远 低于T0W方法，本发明的T0W-Adaptive方法能根据缓存命中率的变化，动态调整时间权参数， 提高缓存命中率。本发明通过自适应的调节时间权参数的权值，避免使用指定参数时所带来的缓存命中率 较低的情况，实验证实本发明的方法能使T0W方法接近该算法能达到的最高命中率。 由此可见，本发明达到了预期目的。
权利要求
1、P2P实时流媒体缓存替换的时间权参数自适应调整方法，其特征在于，所述方法是在ISP部署在网络出口处的P2P实时流媒体缓存服务器上，依次按照以下步骤实现步骤(1)初始化以下参数，所有频道时间权参数为InitTOWParam，增加步长addParamStep，为设定值，减少步长divideParamStep，为设定值，一个时间周期i，划分为N个时间间隔，表示形式为Ti，1，Ti，2，…，Ti，n，…Ti，N，其中Ti，n表示第n个时间间隔，所述一个时间周期内的时间间隔总和为T1′，在所述一个时间周期T1′内任选若干个时间间隔进行采样，作为采样时间段；步骤(2)记录当前时刻λ′，转步骤(3)；步骤(3)记录从λ′时刻开始到λ′+T1′秒内，所述采样时间段所对应的时间间隔内的缓存命中率BHR，并在λ′+T1′时刻转步骤(4)；步骤(4)按以下步骤进行时间权参数自适应调整步骤(4.1)记录当前时刻λ″，并转入步骤(4.2)，步骤(4.2)记录从λ″时刻开始到λ″+T1′秒内，所述采样时间段所对应的时间间隔内的缓存命中率BHR′，判断若BHR′＞BHR，则转步骤(4.3)，若BHR′≤BHR，则转步骤(4.4)，步骤(4.3)把时间权参数βi增加一个addParamStep，i为所在频道的序号，转步骤(4.5)，步骤(4.4)把时间权参数βi除以divideParamStep，把结果作为新的βi，转步骤(4.5)，步骤(4.5)在λ″+T1′时刻，把缓存命中率BHR赋值为BHR′，转步骤(4.1)。
全文摘要
P2P实时流媒体缓存替换的时间权参数自适应调整方法属于P2P实时流媒体缓存替换替换技术领域，其特征在于，根据缓存命中率的变化，来动态调节时间权参数的值当缓存命中率增加时，以相等步长增加时间权参数值，当缓存命中率下降时，处以一个固定的步长，得到的新值作为新的时间权参数，从而调整基于时间权参数的P2P实时流媒体缓存替换方法中，片段最后一次命中时间与片段预期剩余请求次数两个因素的影响比例，使缓存命中率的接近该方法所能达到的最优值。
文档编号H04L12/54GK101242338SQ20081010159
公开日2008年8月13日 申请日期2008年3月10日 优先权日2008年3月10日
发明者叶明江, 夏树涛, 恪 徐, 胡懋智 申请人:清华大学