专利名称：一种基于网络传输开销的数据迁移方法
技术领域：
本发明涉及计算机网络流媒体技术领域，更具体地，本发明涉及一种P2P流媒体系统中数据迁移方法。
背景技术：
随着互联网的发展和宽带应用的普及，利用网络进行流媒体视频服务正在成为网络应用的热点。流媒体技术是在网络上实时传送多媒体数据的一种流式传输技术，传统的基于客户端/服务器架构的流媒体系统由于服务器带宽和处理能力的限制导致其可扩展性极差。P2P(Peer-to-Peer)对等网络技术作为一种有效的解决方案在近几年得到了极大的推广。在P2P模式下，由于每个节点都具有客户端和服务器的功能，每个节点在从别的节点接收数据的同时还向其他节点发送数据，这样利用客户端节点的上传能力可以极大减轻数据源服务器的负担，降低了对服务器的带宽消耗。一般来说，P2P流媒体系统主要包括覆盖网络和数据调度两个方面。覆盖网络是建立在底层物理网络之上由节点组成的应用层虚拟网络，它主要负责指导每一个节点寻找自己可能的数据合作邻居节点；数据调度主要负责在所建立的覆盖网络上有效的传输媒体数据，对于每一个节点来说就是确定从它的哪些邻居节点请求哪些需要的数据。数据调度算法是P2P流媒体系统的关键问题之一，目前常用的数据调度算法有基于“拉”模式的数据驱动调度策略，每个节点根据邻居节点的数据可用性信息显式的向邻居节点周期性请求它所缺少的数据片段；基于“推”模式的数据定制调度策略，每个节点根据邻居节点的数据可用性信息向邻居节点定制自己需要的数据，邻居节点在收到新数据片段后根据定制情况立即转发给需要的节点。数据调度要解决的一个重要问题是由于节点的动态性导致服务器已分发的数据在网络中失效。理论上，服务器只需要对媒体数据的每一个数据块向对等网络中分发一次， 然后通过节点间的互相转发就可以将该数据块传递到所有需要的节点上。然而由于对等网络节点的高度动态性，当节点离开系统时会造成其已经缓存的数据在P2P网络中失效，若这部分数据在网络中的其它节点处没有副本，当有节点需要该部分数据时服务器将不得不重新分发，造成不必要的服务器负载。解决数据失效目前常用的方法有网络编码方法，使节点即使只收到部分媒体流数据块也能正常播放；数据备份方法，即通过节点间数据备份降低数据失效的概率。网络编码的方法计算复杂度较高，在实际P2P流媒体系统中实用性不高；传统数据备份方法多用于文件共享系统，出发点仅是增加文件在网络中的副本数，没有考虑进行数据备份时如何尽量降低网络传输开销，以免对节点间正常数据收发造成影响。
发明内容
为了降低数据失效概率以最大限度地减少服务器的负载，同时尽量降低数据备份时的网络传输开销，以减少备份时对节点间正常数据收发的影响，本发明提出一种基于网络传输开销的数据迁移方法。在该方法中，节点将自己缓存中的热门数据主动发送到网络中的稳定节点进行备份，在选择需要备份的数据时充分考虑数据传输的网络开销，优先迁移开销小的数据。具体描述如下，这里假设算法执行节点为Pi 1)选择要迁移的数据块节点根据数据块效用值确定优先迁移自己缓存中的哪些数据块。数据块效用值越大表示数据块被越多其它的节点所需要，因此优先迁移效用值大的数据块。只有该数据块被两个以上邻居节点需要时才能实现系统上行带宽的放大，才有必要进行数据迁移。幻选择目标节点为了降低数据迁移的网络传输开销，选择迁移目标节点时将优先选择网络传输开销小的邻居节点，网络传输开销用节点间传输开销比描述。节点间传输开销比表示节点间传输一个字节数据经过的所有链路的传输开销的相对大小。同时为了降低迁移数据再次失效的概率，将选择在线时间更长的稳定节点。3)数据迁移方法本发明的数据迁移方法为节点周期性地将自己缓存中的被更多邻居节点所需求的热门数据向网络传输开销小的稳定邻居节点进行迁移备份。本发明的优点在于，通过增加数据的副本数目的方法来降低热门数据在网络中失效的概率，同时降低这种数据迁移对网络造成的负担。
图1为本发明的数据迁移方法的一种实现流程图；图2为本发明的数据迁移方法的一具体实施例。
具体实施例方式本发明提出一种基于网络传输开销的数据迁移方法。该方法首先迁移更多邻居节点所需要的热门数据，同时在迁移时充分考虑网络传输开销，优先选择传输开销比小的邻居节点作为迁移的目标节点。图1显示了为实现上述数据迁移采取的一种实现方法的流程(步骤1)节点统计自己缓存中已经存在的数据块；(步骤2、根据数据块效用函数计算每个已存在数据块的效用值，(步骤幻将数据块按照效用值降序的顺序排列形成迁移数据块队列Qi^data；(步骤4)计算该节点自身与所有邻居节点的传输开销比，并将邻居节点按照传输开销比升序的顺序排列形成队列Qu eCT ；(步骤幻迁移节点从Quedata队头依次取出每个数据块，将其迁移目标节点确定为从Qik^ct队头开始的节点，并更新自己的可用上行带宽以及目标节点的可用缓存量；(步骤6)迁移节点判断自己除了服务于其它节点的媒体数据请求外是否还有可用上行带宽，若有则重复第( 步，直到没有可用上行带宽为止；若没有则本周期迁移决策结束；(步骤7)迁移节点根据决策结果将对应的数据块发送向相应的目标节点，迁移过程结束。
下面以举例的方式结合图2更详细地介绍本发明的实施方式。图2中，本发明的数据迁移算法的执行节点为D，它的三个邻居节点分别为A，B，C。假设执行节点D的可用上行带宽为3，即在本周期内可迁移3个数据块。同时假设邻居节点C到执行节点D经过的所有中间链路传输单位字节数据的平均开销最大，邻居节点B到执行节点D经过的所有中间链路传输单位字节数据的平均开销次之，邻居节点A到执行节点D经过的所有中间链路传输单位字节数据的平均开销最小，且邻居节点A、B、C的平均在线时间近似相等。执行节点D首先决定迁移自己缓存中100 109中哪三个数据块。优选地，执行节点D的缓存中数据块S的效用值的一种计算方法定义为
权利要求
1.一种P2P流媒体系统中的数据迁移方法，包括优先选择被更多邻居节点所需求的热门数据块作为要迁移的数据块； 优先选择网络传输开销小的邻居节点作为目标节点；以及将所述选择的数据块传送到所述目标节点进行备份。
2.根据权利要求1的数据迁移方法，其特征是用数据块效用值描述数据块热度，数据块效用值的大小反映该数据块被多少个邻居节点所需求，数据块效用值越大表示被迁移备份的数据块被越多邻居节点所需求。
3.根据权利要求1的数据迁移方法，其特征是用节点间传输开销比来描述网络传输开销，节点间传输开销比表示连接两个节点的中间链路用于传输一个字节数据的平均开销， 节点间传输开销比越小表示进行数据迁移的网络传输开销越小。
全文摘要
一种P2P流媒体系统中数据迁移方法，通过计算数据块效用值和邻居节点传输开销比进行媒体数据在P2P网络中的备份。本发明可以降低服务器已分发的数据在网络中由于节点的动态性而失效的概率，通过充分利用节点带宽资源以降低服务器的负载，提高系统可扩展性。
文档编号H04L29/08GK102571913SQ20111036952
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月18日 优先权日2010年12月8日
发明者任浩, 尤佳莉, 王劲林, 苏杭 申请人:中国科学院声学研究所