關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中基于視頻相似的緩存替換策略的制作方法
【專利摘要】一種關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中基于視頻相似的緩存替換策略，其步驟如下：確定節(jié)點(diǎn)P中緩存視頻集合 V ，節(jié)點(diǎn)P和其鄰居當(dāng)前緩存的視頻集合 V ” ，被節(jié)點(diǎn)P和其鄰居替換掉的視頻集合 V ’ ；利用基于空間向量模型的相似度，從視頻集合 V 中找出相似度最大的 m-k 個(gè)元素，從剩余的視頻集合 V 中選取 k 個(gè)副本數(shù)最大的元素放入視頻集合 Vm ；選擇視頻集合 Vm 中整體流行度最小的視頻元素。本發(fā)明利用節(jié)點(diǎn)趨向于觀看與當(dāng)前視頻關(guān)聯(lián)的且語義相似度較大的流行視頻這一特點(diǎn)，替換掉與已經(jīng)替換掉的視頻語義相似度較大的視頻，在提高緩存命中率上面優(yōu)于現(xiàn)有的節(jié)點(diǎn)緩存替換模塊中FIFO和LRU，穩(wěn)定性較好，緩存空間增大到一定程度時(shí)，性能上沒有受到明顯的影響。
【專利說明】關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中基于視頻相似的緩存替換策略

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng) 中基于視頻相似的緩存替換策略。

【背景技術(shù)】
[0002] 關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)如YouTube，優(yōu)酷等，系統(tǒng)會為用戶當(dāng)前觀看視頻推薦一些 相關(guān)聯(lián)的視頻列表。隨著這種關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)用戶數(shù)量爆炸性增長，基于P2P模式來 緩解媒體服務(wù)器的壓力成為了必然趨勢，Nettube系統(tǒng)就是一種基于P2P的關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn) 播系統(tǒng)，系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)可以緩存一些視頻資源以減小對服務(wù)器帶來的壓力。在P2P模式下 的關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中，也存在著節(jié)點(diǎn)緩存資源有限的問題，需要緩存替換機(jī)制來應(yīng)對 緩存資源有限且盡力提高節(jié)點(diǎn)服務(wù)能力的問題。
[0003] 已有不少研究者針對P2P點(diǎn)播系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)緩存替換問題進(jìn)行了研究并給出了 相應(yīng)的解決方案，然而對于關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，由于系統(tǒng)中的視頻存在一定的關(guān)聯(lián)性，用 戶在觀看視頻時(shí)，會以極大的概率去觀看與其相關(guān)聯(lián)的視頻，在這些相關(guān)聯(lián)視頻中，用戶更 有可能選擇與已觀看過受到用戶及其鄰居歡迎度較高的語義相似度較大的視頻，現(xiàn)有的方 案在做緩存替換時(shí)沒有考慮到這一特性。
[0004] 在基于P2P模式的關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中，統(tǒng)中的用戶會以極大的概率去選擇當(dāng) 前視頻三跳以內(nèi)的關(guān)聯(lián)視頻進(jìn)行觀看，這樣將三跳關(guān)聯(lián)視頻看作一個(gè)簇，則觀看同一個(gè)簇 內(nèi)的節(jié)點(diǎn)可以共享視頻資源。如圖1所示，節(jié)點(diǎn)Pl，p2，p3，p4屬于同一個(gè)簇，且其正在觀看 的視頻為vl，v2，v3，v4。假設(shè)節(jié)點(diǎn)pi當(dāng)前觀看的視頻是vl，p3當(dāng)前觀看的視頻是v4以及 p4當(dāng)前觀看的視頻是v2,則pi觀看過的視頻vl也有可能被p3, p4請求，即pi緩存的視 頻資源可供P3，p4使用。同理，同一簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，即觀看三跳以內(nèi)關(guān)聯(lián)視頻的用戶節(jié)點(diǎn)之間 是可以共享視頻資源的。若pl的鄰居是P2，p3，p4,由于這些節(jié)點(diǎn)之間可以共享視頻內(nèi)容， 其緩存里面都存放有已經(jīng)觀看過的視頻前綴以供其鄰居節(jié)點(diǎn)請求，然而由于節(jié)點(diǎn)緩存空間 的有限性，當(dāng)緩存空間大小不足時(shí)，應(yīng)該替換掉哪些視頻前綴以提高緩存命中率，是亟待解 決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中基于視頻相似的緩 存替換策略，當(dāng)節(jié)點(diǎn)做緩存替換時(shí)，看其鄰居和自身有沒有歷史替換掉的視頻，若有則優(yōu)先 考慮替換掉該節(jié)點(diǎn)中與歷史替換掉視頻語義相似度最大的視頻，根據(jù)系統(tǒng)中視頻的標(biāo)題和 簡介等語義信息，基于空間向量模型來實(shí)現(xiàn)視頻語義相似度計(jì)算；若無則優(yōu)先考慮自身和 鄰居中被訪問次數(shù)最少且被緩存時(shí)間最長的視頻，同時(shí)，所替換視頻整體流行度盡可能地 小以及其副本數(shù)盡可能地大。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中基于視頻相似的緩存替換策 略，其步驟如下： (1) 確定進(jìn)行緩存替換的節(jié)點(diǎn)P中緩存視頻集合&節(jié)點(diǎn)P和其鄰居當(dāng)前緩存的視頻 集合r;被節(jié)點(diǎn)p和其鄰居替換掉的視頻集合r; (2) 判斷節(jié)點(diǎn)p和其鄰居替換掉的視頻集合r是否為空，若視頻集合r是空，轉(zhuǎn)入步 驟（3);若視頻集合r是非空，轉(zhuǎn)入步驟（4); (3) 遍歷節(jié)點(diǎn)P和其鄰居當(dāng)前緩存的視頻集合K〃中的視頻元素，找到被緩存時(shí)間最長 且訪問次數(shù)最少的視頻元素〈計(jì)算視頻集合&中每個(gè)視頻元素與視頻元素的相似 度，并從視頻集合匕中找出與視頻元素6〃相似度最大的々個(gè)視頻元素，轉(zhuǎn)入步驟（5); (4) 計(jì)算視頻集合&中每個(gè)視頻元素與節(jié)點(diǎn)及其鄰居替換掉的視頻集合r的相似度， 并從視頻集合匕中找出與視頻集合r相似度最大的々個(gè)視頻元素轉(zhuǎn)入步驟（5); (5) 將選擇的個(gè)視頻元素放入滿足相似度和副本數(shù)條件的視頻集合^ (6) 從剩余的視頻集合Vp中選取k個(gè)副本數(shù)最大的視頻元素放入集合匕中； (7) 選擇視頻集合匕中整體流行度最小的視頻元素即為節(jié)點(diǎn)P需要替換掉的視頻。
[0007] 所述相似度計(jì)算方法是對一個(gè)視頻K與視頻集合r 的，將 視頻集合P中各視頻對應(yīng)權(quán)值的平均表示的向量與視頻柏勺權(quán)值向量做余弦相似度，即

【權(quán)利要求】
1. 一種關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中基于視頻相似的緩存替換策略，其特征在于，其步驟如 下： 確定進(jìn)行緩存替換的節(jié)點(diǎn)P中緩存視頻集合&節(jié)點(diǎn)P和其鄰居當(dāng)前緩存的視頻集合 被節(jié)點(diǎn)P和其鄰居替換掉的視頻集合 判斷節(jié)點(diǎn)P和其鄰居替換掉的視頻集合廣是否為空，若視頻集合Γ是空，轉(zhuǎn)入步驟 (3);若視頻集合Γ是非空，轉(zhuǎn)入步驟（4); 遍歷節(jié)點(diǎn)P和其鄰居當(dāng)前緩存的視頻集合廣牛的視頻元素，找到被緩存時(shí)間最長且訪 問次數(shù)最少的視頻元素κ/〈計(jì)算視頻集合&中每個(gè)視頻元素與視頻元素的相似度，并 從視頻集合匕中找出與視頻元素Kr. 〃相似度最大的々個(gè)視頻元素，轉(zhuǎn)入步驟（5); 計(jì)算視頻集合&中每個(gè)視頻元素與節(jié)點(diǎn)及其鄰居替換掉的視頻集合Γ的相似度，并 從視頻集合匕中找出與視頻集合Γ相似度最大的々個(gè)視頻元素轉(zhuǎn)入步驟（5); 將選擇的々個(gè)視頻元素放入滿足相似度和副本數(shù)條件的視頻集合匕； 從剩余的視頻集合&中選取k個(gè)副本數(shù)最大的視頻元素放入集合匕中； 選擇視頻集合匕中整體流行度最小的視頻元素即為節(jié)點(diǎn)P需要替換掉的視頻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中基于視頻相似的緩存替換策略，其特 征在于，所述相似度的計(jì)算方法是針對一個(gè)視頻K與視頻集合…，的， 即將Γ中各視潁對應(yīng)叔倌的平抝表示的向量與視潁1#1叔倌向量做余弦相似度：
其中，視頻K與視頻集合Γ中的視頻K/的權(quán)重向量分別為F= K1 = {it* : W -f2:11.?。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)聯(lián)性視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中基于視頻相似的緩存替換策略，其特 征在于，所述節(jié)點(diǎn)P的鄰居數(shù)目有#，其中第i個(gè)鄰居所替換掉的視頻集合表示為K/，其 中i=l……^節(jié)點(diǎn)P替換掉的視頻集合表示為K/，則被節(jié)點(diǎn)P和其鄰居替換掉的視頻集合 為r= {K，uK，uK/ ...υκ，}。
【文檔編號】H04N21/443GK104469502SQ201410627438
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】張茜, 鄭秋生, 夏冰, 苗鳳君, 潘磊, 田繼鵬, 單芳芳 申請人:中原工學(xué)院