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P2P流媒体缓存管理机制研究

作　者: 胡磊
导　师: 房鼎益
学　校: 西北大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: P2P流媒体点播系统概率缓存机制流行度用户行为特征
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 66次
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内容摘要

随着计算机技术和Internet地快速发展,流媒体技术广泛应用于视频直播,视频点播,远程教育等领域。但传统的C/S架构服务模式往往在海量用户的情况下易造成带宽瓶颈和性能瓶颈。目前,采用P2P模式来解决流媒体系统中的系统瓶颈问题受到越来越多的研究者关注。如何在充分利用P2P网络中诸多对等节点资源的条件下,提高流媒体系统的服务质量和系统的可扩展性,成为P2P流媒体技术的研究热点。本文从网络拓扑角度出发总结了P2P网络的分类、有代表性的典型系统和两个重要的P2P流媒体应用系统：P2P流媒体直播系统和P2P流媒体点播系统。针对流媒体点播系统,研究了其服务质量需求、性能改善机制及其实现方法。具体研究工作总结如下：(1)研究和分析影响P2P流媒体点播系统播放质量的几个重要因素：首启动播放延迟,快进快退延迟,抖动,服务器负载。论述了缓存管理机制对P2P流媒体点播服务性能优化和改进的重要性。同时还分析现有概率缓存机制的原理。(2)深入研究用户在交互式流媒体系统中行为特征,从用户到达系统的规律,观看视频的趋势,VCR操作的特点等方面深入分析用户的行为特点。(3)从数据块流行度和数据预取策略是否符合用户行为特征两方面分析概率缓存的不足,并在概率缓存的基础上,通过分析和归纳点播用户的行为特征规律以及优化流媒体数据流行度的统计方式,提出了称为UBCAPPC的基于用户行为特征和内容流行度的概率缓存策略策略。(4)对UBCAPPC策略进行仿真实验,通过与原有的概率缓存机制在播放连续度和VCR跳转延迟方面进行对比,证实了改进后的机制对系统的播放性能起到了优化作用。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-15
  1.1 研究背景  9-13
  1.2 课题的提出  13
  1.3 研究目的及主要内容  13
  1.4 论文结构和章节安排  13-15
第二章 P2P流媒体系统概述  15-25
  2.1 前言  15-16
  2.2 P2P网络的结构  16-21
    2.2.1 中心化拓扑的P2P网络  17-18
    2.2.2 全分布式非结构化拓扑  18-19
    2.2.3 全分布式结构化拓扑  19-20
    2.2.4 混合式拓扑  20-21
  2.3 P2P流媒体系统应用  21-24
    2.3.1 P2P流媒体直播系统  21-22
    2.3.2 P2P流媒体点播系统  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章流媒体点播系统的缓存机制研究  25-39
  3.1 引言  25
  3.2 影响播放质量的几个重要因素  25-29
    3.2.1 首启动播放延迟  26-27
    3.2.2 快进快退延迟  27
    3.2.3 抖动  27-28
    3.2.4 服务器负载  28-29
  3.3 缓存管理机制对播放质量的影响  29-30
  3.4 P2P流媒体点播系统缓存效果的指标  30-31
  3.5 传统流媒体点播系统缓存策略的研究与分析  31-35
    3.5.1 传统流媒体点播系统缓存机制分析  31-33
    3.5.2 流媒体系统中的缓存和替换策略  33-35
    3.5.3 其他的缓存管理策略  35
  3.6 概率缓存机制  35-38
    3.6.1 缓存区的划分以及缓存数据块的范围  36-37
    3.6.2 数据块预取策略  37
    3.6.3 数据块替换算法  37-38
  3.7 本章小结  38-39
第四章点播系统中用户行为规律分析  39-47
  4.1 流媒体用户的访问行为分析  39-43
  4.2 点播用户交互式行为分析  43-45
  4.3 本文研究中用户行为的若干假设  45-46
  4.4 本章小结  46-47
第五章流媒体点播系统缓存管理的优化与改进  47-61
  5.1 引言  47
  5.2 点播系统的基本架构  47-48
  5.3 研究点播系统缓存管理的相关前提  48-49
  5.4 传统概率缓存机制中所存在的问题  49-50
    5.4.1 传统概率缓存机制忽略了数据流行度问题  50
    5.4.2 传统概率缓存机制中数据预取不符合用户行为特征  50
  5.5 对于流媒体数据流行度的刻画  50-53
    5.5.1 数据块流行度的传统定义  51
    5.5.2 数据块流行度的分段非线性叠加算法  51-52
    5.5.3 影响数据块流行度的其他因素  52-53
  5.6 基于用户行为特征和内容流行度的概率缓存策略  53-59
    5.6.1 缓存的空间划分  53-57
    5.6.2 UBCAPPC策略中数据块的流行度度计算  57
    5.6.3 UBCAPPC策略中数据块的预取和保留  57-59
  5.7 本章小结  59-61
第六章仿真实验与总结  61-65
  6.1 仿真平台介绍  61-62
  6.2 仿真及实现  62
  6.3 仿真结果及分析  62-63
  6.4 总结  63
  6.5 未来研究方向  63-65
参考文献  65-69
攻读硕士学位期间取得的科研成果  69-71
致谢  71

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