专利名称：P2p实时流媒体缓存替换的频道热度更新方法
P2P实时流媒体缓存替换的频道热度更新方法技术领域P2P实时流媒体缓存替换的频道热度更新方法属于互联网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 主干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。缓存可以有效的缓解 P2P实时流媒体流量所带来的流量压力，在P2P实时流媒体缓存替换方法中频道热度是十分 重要的一个参数，可以用观看该频道的用户数目表示，这种表示方法存在一定的局限性，统 计粒度过大，无法处理用户分布的不均衡性，并且需要全局服务器的支持。本发明提出了一 种计算P2P实时流媒体缓存替换中计算频道热度的方法，仅在缓存服务器进行计算，无须全 局服务器支持，能够有效处理用户分布的不均衡性。发明内容本发明的目的在于提供适合P2P实时流媒体缓存替换中重要参数一频道热度的计算方 法，避免使用频道用户数目作为频道热度，所带来的统计粒度过大的问题，本发明计算的频 道热度是将一段时间段内的该频道内片段的平均请求次数作为频道热度，根据实际到达缓存 的请求序列及时的调整频道热度。为描述方便，我们定义序列5 =^ 2，^...，《 的单位权重序列长度n除以序列中不重复 元素的个数，记为f^。，(&)。本发明周期性的计算到达缓存服务器的片段请求序列，并按照 频道分成不同的子序列，并将该子序列的单位权重作为该频道的频道热度，见图l。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，一个时间周期i,划分为n个时间间隔，表示形式为7^，7^，...，7;，"，...7^，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7;'，在所述一个时间周期7;'内任选若干个时间间隔进行采样，作为采样时间段，见图2。步骤(2):记录当前时刻;i',转步骤(3);步骤(3):计算缓存内各个频道的频道热度，并在,+ 7;'时刻转步骤(4)步骤g.i):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片段请求到达序列，并按片段请求到达时间排序，得到采样片段请求到达序列，转步骤(3.2)。 步骤(3.2):将所述采样片段请求到达序列，按照频道标识分成若干子序列，转步骤(3.3)。 步骤(3.3):将所述子序列的单位权重，作为该序列所对应频道的频道热度，转步骤(3.4)。 步骤(3.4):在,+ 7;'时刻转步骤(4)步骤(4):若方法选择结束，转步骤(5);否则，转步骤(2)。 步骤(5):方法退出。对比常用的频道替换方法，本发明具有更高的命中率。
图1.频道热度更新方法流程图。图2.时间周期与周期采样时间序列示意图。图3.频道热度更新方法与TOW方法(一种P2P实时流媒体缓存替换方法)关系示意图。 图4.采用频道热度更新方法的TOW方法缓存效果示意图，其中五角星表示OPT方法(最 优方法)，三角形表示TOW方法(一种应用了本发明方法的P2P实时流媒体缓存替换方法)， 正方形表示FIFO方法(先进先出方法)，圆形表示了LRU方法(最近最少使用)，叉形表示 LFU方法(最近最不经常使用)。
具体实施方式
步骤(1):初始化以下参数一个时间周期i,划分为n个时间间隔，表示形式为7^，7^,...,t;，"，…7:^，其中j;， 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7;'内任选若干个时间间隔进行采样，作为采样时间段，见图2。步骤(2):记录当前时刻;i'，转步骤(3);步骤(3):计算缓存内各个频道的频道热度CA做we/i70r，并在/l'+7;'时刻转步骤(4) 步骤g.i):记录从,时刻开始到义'+7;'秒内，所述采样时间段所对应的时间间隔内的片段请求到达序列，并按片段请求到达时间排序，得到采样片段请求到达序列&，转步骤(3.2) 。步骤(3.2):将所述采样片段请求到达序列，按照频道标识CtomW/Z)分成若干子序列， 《，^，...，《,...^^，其中《表示第i个频道所对应的子序列，m表示缓存内的频道个数。转步骤(3.3) 。步骤(3.3):将所述子序列的单位权重，作为该序列所对应频道的频道热度，即 """"e/z/o^c/^^/zror"..., c^wje/z/orj^^o l考(&)，..，『證。ge(SJ,转步骤(3.4)。 步骤(3.4):在,+ 7;'时刻转步骤(4)。步骤(4):若方法选择结束，转步骤(5);否则，转步骤(2)。 步骤(5):方法退出。本发明的频道热度更新方法，所采用周期性计算的方法可以保证频道热度在一个相对较 短的时间上有所变化，周期内的采样是为了节省缓存计算的一些开销，用户可以根据实际需 要自定义采样时间段。频道热度是一段时间内，频道内片段的平均请求次数。当用户行为变 化时，频道热度能以实际到达缓存的序列及时调整，并最终提高缓存命中率。我们将频道热度更新方法，将其应用于一种称为"基于时间权参数的P2P实时流媒体缓 存替换方法(TOW方法)"中，如图3，频道热度更新方法与TOW方法(一种P2P实时流媒体缓存替换方法)关系示意图。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方法与 其它方法对于缓存命中率的影响。通过实验我们可以看出使用频道热度更新方法的TOW方法的效果高于常见的缓存替换 方法，见图4，该方法明确使用频道热度这一参数作为该方法中片段预期剩余请求次数的初 值，同时采用本方明所提出的方法更新频道热度。本发明所提出的频道热度更新方法不但适 用于TOW方法，也适用于其它使用频道热度这一参数的缓存替换方法，TOW方法采用频道 热度这一参数和TOW方法的优越性能也正说明频道热度更新方法的有效性。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频道热度更新方法，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，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)计算缓存内各个频道的频道热度，并在λ′+T1′时刻转步骤(4)；步骤(3.1)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片段请求到达序列，并按片段请求到达时间排序，得到采样片段请求到达序列，转步骤(3.2)，步骤(3.2)将所述采样片段请求到达序列，按照频道标识分成若干子序列，转步骤(3.3)，步骤(3.3)将所述子序列的单位权重，作为该序列所对应频道的频道热度，我们定义序列Sn＝a1，a2，a3，...，an的单位权重序列长度n除以序列中不重复元素的个数，转步骤(3.4)，步骤(3.4)在λ′+T1′时刻转步骤(4)；步骤(4)若方法选择结束，转步骤(5)；否则，转步骤(2)；步骤(5)退出。
全文摘要
P2P实时流媒体缓存替换的频道热度更新方法属于P2P实时流媒体缓存替换替换技术领域，其特征在于，周期性的计算缓存内各个频道的频道热度，在一个周期内对到达缓存的片段请求进行采样，按照时间到达顺序生成原始采样序列，并将其按照频道标识分成若干个子序列，计算子序列的单位权重(序列长度除以序列内不同元素的个数)，作为该频道的频道热度。从实验用我们可以看到采用了频道热度更新方法的P2P实时流媒体缓存替换方法TOW(Time Over Weight)，比其它常用缓存替换方法具有更高的命中率，这说明了频道热度更新方法的有效性。本发明的方法还适用于其它使用频道热度作为参数的P2P流媒体缓存替换方法。
文档编号H04L29/06GK101277427SQ200810104409
公开日2008年10月1日 申请日期2008年4月18日 优先权日2008年4月18日
发明者叶明江, 夏树涛, 恪 徐, 胡懋智 申请人:清华大学