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      P2p實時流媒體緩存替換的時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法

      文檔序號:7692975閱讀:290來源:國知局
      專利名稱:P2p實時流媒體緩存替換的時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法
      P2P實時流媒體緩存替換的時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法技術(shù)領(lǐng)域P2P實時流媒體緩存替換的時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法屬于互聯(lián)網(wǎng)P2P實時流媒體和緩 存替換方法研究領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      P2P的工作機制廣泛的應(yīng)用在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中,P2P應(yīng)用產(chǎn)生巨大的網(wǎng)絡(luò)流量,占用了ISP 主千鏈路上的大部分帶寬,隨著IP-TV (P2P實時流媒體)在網(wǎng)絡(luò)上的流行,可以預(yù)見在未來 ISP主干鏈路的流量中,P2P實時流媒體應(yīng)用將占有相當(dāng)大的比例。TOW方法是一種基于時間 權(quán)參數(shù)的P2P實時流媒體緩存替換方法,在TOW方法中當(dāng)時間權(quán)參數(shù)為0時TOW算法退化為 LRU算法,當(dāng)趨緊無窮時算法退化為按照預(yù)期剩余請求次數(shù)的淘汰算法,TOW算法通過調(diào)節(jié)時 間權(quán)參數(shù)調(diào)整兩者的影響比例。而本發(fā)明針對TOW方法中的時間權(quán)參數(shù)進行自適應(yīng)的反饋調(diào) 節(jié),當(dāng)緩存命中率增加時,線性增加時間權(quán)參數(shù)的值,當(dāng)緩存命中率下降時,指數(shù)減少時間 權(quán)參數(shù)的值,動態(tài)調(diào)節(jié)時間權(quán)參數(shù)以實現(xiàn)較高的命中率。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供適合于基于時間權(quán)參數(shù)的P2P實時流媒體緩存替換方法(T0W)中 的時間權(quán)參數(shù)進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)的方法(見圖l,時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法與TOW方法 之間的關(guān)系示意圖),使時間權(quán)參數(shù)調(diào)整到一個合理值,使TOW方法達(dá)到一個較高的緩存命中 率。本發(fā)明根據(jù)緩存命中率的變化動態(tài)的調(diào)節(jié)時間權(quán)參數(shù)的數(shù)值,當(dāng)緩存命中率增加時,以 相等步長增加時間權(quán)參數(shù)的數(shù)值,當(dāng)緩存命中率下降時,除以一個固定的值,以新值作為新 的時間權(quán)參數(shù)。本發(fā)明的特征在于其特征在于,所述方法是在ISP部署在網(wǎng)絡(luò)出口處的P2P實時流媒體 緩存服務(wù)器上,依次按照以下步驟實現(xiàn)步驟(1):初始化以下參數(shù), 所有頻道時間權(quán)參數(shù)為/"^r0『Pflmw , 增加步長flrfrfi^mwi&e/;,為設(shè)定值, 減少步長rf,'v/rfe戶flram^^p ,為設(shè)定值,一個時間周期i,劃分為N個時間間隔,表示形式為I^,7^,...,7^,...7^,其中7;,,,表示第n個時間間隔,所述一個時間周期內(nèi)的時間間隔總和為7;',在所述一個時間周期r/內(nèi)任選若干個時間間隔進行采樣,作為采樣時間段;步驟(2):記錄當(dāng)前時刻;i',轉(zhuǎn)步驟(3);步驟(3):記錄從義'時刻開始到;i'+7;'秒內(nèi),所述采樣時間段所對應(yīng)的時間間隔內(nèi)的緩 存命中率丑好及,并在,+r,'時刻轉(zhuǎn)步驟(4);步驟(4):按以下步驟進行時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整 步驟(4.1):記錄當(dāng)前時刻;T,并轉(zhuǎn)入步驟(4.2),步驟(4.2):記錄從r時刻開始到r+7;'秒內(nèi),所述采樣時間段所對應(yīng)的時間間隔內(nèi)的緩存命中率fii/及',判斷若5/0f'> 5Hi ,則轉(zhuǎn)步驟(4.3), 若5好及'《fi及/ ,則轉(zhuǎn)步驟(4.4),步驟(4.3):把時間權(quán)參數(shù)A增加一個arfrf/^m/i^te/;, i為所在頻道的序號,轉(zhuǎn)步驟 (4.5),步驟(4.4):把時間權(quán)參數(shù)/ ,.除以rf/vWei^m/M^印,把結(jié)果做為新的A,轉(zhuǎn)步驟(4.5), 步驟(4.5):在義"+ 7;'時刻,把緩存命中率5H及賦值為丑好W',轉(zhuǎn)步驟(4.1)。當(dāng)時間權(quán)參數(shù)為零時,TOW方法退化為只考慮片斷最后一次訪問時間的LRU方法,當(dāng)時 間權(quán)參數(shù)足夠大,遠(yuǎn)超過時間項時,TOW方法退化為只考慮片斷預(yù)期剩余請求次數(shù)方法。本 發(fā)明所提出的時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法動態(tài)調(diào)節(jié)TOW方法中最后一次訪問時間片斷的預(yù)期 剩余請求次數(shù)兩個因素之間的權(quán)值,使時間權(quán)參數(shù)調(diào)整到一個合理值,實現(xiàn)較高的緩存命中


      圖l.時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法與TOW方法關(guān)系示意圖。圖2.時間周期與周期采樣時間序列示意圖。 圖3.時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法流程圖。圖4.時間權(quán)參數(shù)變化效果圖,其中圓圈代表LRU方法效果,方塊代表時間權(quán)參數(shù)為8 的緩存效果,三角形尖角向下表示時間權(quán)參數(shù)為100的緩存效果,三角形尖角向上表示時間 權(quán)參數(shù)為300的緩存效果,三角形尖角向左表示時間權(quán)參數(shù)為2000的緩存效果,三角形尖角 向右表示時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)節(jié)的緩存效果,叉型表示最優(yōu)情況的緩存效果。
      具體實施方式
      一個時間周期i,劃分為N個時間間隔,表示形式為Ti,1,Ti,2,...,Ti,n,...Ti,N其中T, 表示第n個時間間隔,所述一個時間周期內(nèi)的時間間隔總和為T1`;',在所述一個時間周期?;'內(nèi)任選若干個時間間隔進行采樣,作為采樣時間序段(見圖2)。時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法動態(tài)調(diào)整頻道時間權(quán)參數(shù)的大小(見圖5),它的步驟如下 步驟(1):用戶自定義時間周期間隔及周期內(nèi)的采樣時間段。步驟(2):紀(jì)錄前一時間周期,采樣時間段對應(yīng)時間間隔內(nèi)的緩存命中率,轉(zhuǎn)步驟(2)。步驟(3):時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整步驟(3.1)計算本周期內(nèi),采樣時間段對應(yīng)時間間隔內(nèi)的緩存命中率,如果命中率上升, 轉(zhuǎn)步驟(3.2);否則,轉(zhuǎn)步驟(3.3)。步驟(3.2):增加時間權(quán)參數(shù),轉(zhuǎn)步驟(4)。 步驟(3.3):減少時間權(quán)參數(shù),轉(zhuǎn)步驟(4)。 步驟(4):下一個周期,轉(zhuǎn)步驟(2)。本發(fā)明的時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法用于T0W-基于時間權(quán)參數(shù)的P2P實時流媒體緩存替 換方法中,而T0W方法用于ISP部署的P2P實時流媒體緩存服務(wù)器上,ISP通常將緩存服務(wù) 器部署在網(wǎng)絡(luò)的出口處,部署P2P實時流媒體緩存服務(wù)器能夠有效地減輕網(wǎng)絡(luò)出口處的流量 壓力,并且能縮短用戶的播放延遲?;跁r間權(quán)參數(shù)的P2P實時流媒體緩存替換方法中的時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)方法的具體實施 步驟如下步驟(1):初始化所有頻道時間權(quán)參數(shù)初始化為/"/,rOWPflram,增加步長addParamStep印,減少步長divideParamStep,時間周期表示形式Ti,1,Ti,2,...,Ti,n,...Ti,N , 一個時間周期內(nèi)的時間間隔總和為7;',采樣段所對應(yīng)的時間間隔如t^,!^,...,: ;^,...^",轉(zhuǎn)步驟(2)。步驟(2):記錄當(dāng)前時刻義',轉(zhuǎn)步驟(3)步驟(3):記錄從義'開始到;1'+7;'秒內(nèi),采樣時間段所對應(yīng)的時間間隔內(nèi)的緩存命中率 5及及,在義'+7;'時刻轉(zhuǎn)步驟(4)。步驟(4):記錄當(dāng)前時刻r,轉(zhuǎn)步驟(5)。步驟(5):記錄r時刻開始到r+7;'秒內(nèi),采樣時間段所對應(yīng)的時間間隔內(nèi)的緩存命中率丑i/W',如果5iHf、5iW ,轉(zhuǎn)步驟(6);否則,轉(zhuǎn)步驟(7)。步驟(6):將時間權(quán)參數(shù)A.增加一個固定常數(shù)flrfrf/^ra/nS^p。轉(zhuǎn)步驟(8)。步驟(7):將時間權(quán)參數(shù)A除以一個固定常數(shù)rf/v/rf^^ra附A印,做為新的^,轉(zhuǎn)步驟(8)。步驟(8):在義"+ 7;'時刻,將ATO 賦值為5及及'(5iW :5及J '),轉(zhuǎn)步驟(4)。 實驗使用的模擬數(shù)據(jù)以校園網(wǎng)作為應(yīng)用場景學(xué)生用戶使用P2P實時流媒體軟件觀看感興趣的電視節(jié)目,大部分用戶集中在少數(shù)的熱門頻道上,用戶流量絕大部分來自校園網(wǎng)外部,將緩存服務(wù)器部署在校園網(wǎng)絡(luò)的出口,我們考察TOW方法中時間權(quán)參數(shù)對于緩存命中率的影 響。圖4中T0W-100表示時間權(quán)參數(shù)A均為100時,T0W方法的緩存效果圖,TOW-Adaptive 表示時間權(quán)參數(shù)/ ,.自適應(yīng)調(diào)整的TOW方法的緩存效果圖。隨著時間權(quán)參數(shù)從0開始增加TOW方法命中率穩(wěn)步提升,當(dāng)參數(shù)到2000時性能已經(jīng)開始下降,而我們的TOW-Ad鄰tive方法基 本保持最佳參數(shù)的緩存性能。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的是因為當(dāng)時間權(quán)參數(shù)足夠大時方法將退化成 P0ST方法(只考慮片段預(yù)期剩余請求次數(shù)的方法,稱為P0ST方法),而POST方法的性能遠(yuǎn) 低于T0W方法,本發(fā)明的T0W-Adaptive方法能根據(jù)緩存命中率的變化,動態(tài)調(diào)整時間權(quán)參數(shù), 提高緩存命中率。本發(fā)明通過自適應(yīng)的調(diào)節(jié)時間權(quán)參數(shù)的權(quán)值,避免使用指定參數(shù)時所帶來的緩存命中率 較低的情況,實驗證實本發(fā)明的方法能使T0W方法接近該算法能達(dá)到的最高命中率。 由此可見,本發(fā)明達(dá)到了預(yù)期目的。
      權(quán)利要求
      1、P2P實時流媒體緩存替換的時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法,其特征在于,所述方法是在ISP部署在網(wǎng)絡(luò)出口處的P2P實時流媒體緩存服務(wù)器上,依次按照以下步驟實現(xiàn)步驟(1)初始化以下參數(shù),所有頻道時間權(quán)參數(shù)為InitTOWParam,增加步長addParamStep,為設(shè)定值,減少步長divideParamStep,為設(shè)定值,一個時間周期i,劃分為N個時間間隔,表示形式為Ti,1,Ti,2,…,Ti,n,…Ti,N,其中Ti,n表示第n個時間間隔,所述一個時間周期內(nèi)的時間間隔總和為T1′,在所述一個時間周期T1′內(nèi)任選若干個時間間隔進行采樣,作為采樣時間段;步驟(2)記錄當(dāng)前時刻λ′,轉(zhuǎn)步驟(3);步驟(3)記錄從λ′時刻開始到λ′+T1′秒內(nèi),所述采樣時間段所對應(yīng)的時間間隔內(nèi)的緩存命中率BHR,并在λ′+T1′時刻轉(zhuǎn)步驟(4);步驟(4)按以下步驟進行時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整步驟(4.1)記錄當(dāng)前時刻λ″,并轉(zhuǎn)入步驟(4.2),步驟(4.2)記錄從λ″時刻開始到λ″+T1′秒內(nèi),所述采樣時間段所對應(yīng)的時間間隔內(nèi)的緩存命中率BHR′,判斷若BHR′>BHR,則轉(zhuǎn)步驟(4.3),若BHR′≤BHR,則轉(zhuǎn)步驟(4.4),步驟(4.3)把時間權(quán)參數(shù)βi增加一個addParamStep,i為所在頻道的序號,轉(zhuǎn)步驟(4.5),步驟(4.4)把時間權(quán)參數(shù)βi除以divideParamStep,把結(jié)果作為新的βi,轉(zhuǎn)步驟(4.5),步驟(4.5)在λ″+T1′時刻,把緩存命中率BHR賦值為BHR′,轉(zhuǎn)步驟(4.1)。
      全文摘要
      P2P實時流媒體緩存替換的時間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法屬于P2P實時流媒體緩存替換替換技術(shù)領(lǐng)域,其特征在于,根據(jù)緩存命中率的變化,來動態(tài)調(diào)節(jié)時間權(quán)參數(shù)的值當(dāng)緩存命中率增加時,以相等步長增加時間權(quán)參數(shù)值,當(dāng)緩存命中率下降時,處以一個固定的步長,得到的新值作為新的時間權(quán)參數(shù),從而調(diào)整基于時間權(quán)參數(shù)的P2P實時流媒體緩存替換方法中,片段最后一次命中時間與片段預(yù)期剩余請求次數(shù)兩個因素的影響比例,使緩存命中率的接近該方法所能達(dá)到的最優(yōu)值。
      文檔編號H04L12/54GK101242338SQ20081010159
      公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
      發(fā)明者葉明江, 夏樹濤, 恪 徐, 胡懋智 申請人:清華大學(xué)
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