对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法
【专利摘要】本发明公开了一种对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，该方法通过对超载节点收到的流媒体资源请求按请求优先级进行排序，筛选出低优先级的流媒体资源请求，并计算持有被请求流媒体资源的邻居节点能力值，然后把该超载节点无法及时处理的请求转移给这些邻居节点，实现各节点的负载均衡；当节点的缓存空间已满时，筛选出该节点缓存中低替换优先度的流媒体资源，并计算所筛选出的流媒体资源中所有流媒体数据片的供需比，然后在节点缓存中删除供需比最大的流媒体数据片，缓存它新点播的流媒体数据片，以此来动态调整系统中流媒体资源的分布，进一步增加了系统的稳定性、提高节点的带宽利用率、降低服务器负载，从而更好地保证服务质量。
【专利说明】
对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法
技术领域
[0001] 本发明设及到互联网技术、对等网络技术与流媒体技术，针对对等网络流媒体点 播系统，本发明实现了一种对等网络流媒体点播的节点请求转移与缓存替换方法，属于互 联网上流媒体点播信息服务的应用领域。
【背景技术】
[0002] 对等网络技术是近年来出现的可用于提供流媒体服务的新技术。在对等网络流媒 体点播系统中，各个节点只与其邻居节点交换信息，故节点只拥有系统的局部视图。在调度 数据请求时，由于节点所属的网络环境不同，并且收到其他节点请求的数量不同，导致系统 中个别节点收到过多请求而出现负载过重，而某些节点却处于空闲状态。若系统中的超载 节点能把自身接收到的部分请求转移给其他轻载节点，则可在一定程度上降低超载节点的 压力，提高整个对等网络流媒体点播系统的性能。
[0003] 目前比较常见的对等网络流媒体点播系统负载均衡策略有：基于复制技术的算 法、基于流言传播的算法、基于意识路由的算法等。然而，运些算法虽然能在一定程度上减 轻系统中节点负载不均衡的现象，但是由于网络带宽的动态多变性，W及节点行为的随意 性，运些算法并不能很好地适应现有的对等网络流媒体点播系统。因此，为了克服流媒体点 播系统中由于请求分布不一造成的节点端负载不均的问题，需要设计一种更好的负载均衡 策略，来进一步增加对等网络流媒体点播系统的稳定性、提高节点的带宽利用率、降低服务 器负载，从而更好地保证网络服务质量。
【发明内容】
：
[0004] 本发明提出了一种对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法。
[0005] -种对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，包括设置的节点请求转 移模块和节点缓存替换模块;通过节点请求转移模块和节点缓存替换模块，实现对等网络 流媒体点播系统中各节点的负载均衡;具体是:在节点请求转移模块中，需要转移请求的节 点检查其节点负载度状态，如果该节点接收到过多的流媒体资源请求，它将按照请求优先 级筛选出低优先级请求，并计算出持有被请求流媒体资源的节点能力值，然后把该节点无 法及时处理的请求转移给运些节点;在节点缓存替换模块中，当节点的缓存空间已满时，该 节点根据自身已缓存的所有流媒体资源的替换优先度，筛选出低替换优先度的流媒体资 源，并计算所筛选出的流媒体资源中所有流媒体数据片的供需比，然后把供需比最大的流 媒体数据片从该节点的缓存中删除，W便该节点缓存新点播的流媒体数据片。
[0006] 所述的流媒体资源的划分:是指完整的一部电影或一首歌曲，一个流媒体资源被 分割为若干大小相同的流媒体数据片，每个流媒体数据片被赋予一个序号，第一个流媒体 数据片序号是1，下一个流媒体数据片序号是上一个流媒体数据片序号递增1;每个流媒体 数据片的单位是字节，它的大小为32千字节，但是最后一个流媒体数据片的大小应该小于 或等于32千字节;其中：1千字节= 1024字节，1字节=8位;最后一个流媒体数据片大小的计 算公式如下：
[0007]
[0008] 所述节点请求转移模块，包括下述节点负载度、节点稀缺度、请求紧急度、请求优 先级和节点能力值：
[0009] (1)节点负载度:是指节点所发送的流媒体资源总量占节点带宽的百分比，它的计 算公式如下：
[0010]
[0011] 在公式(2)中，T是一个时间周期，它的取值为10秒;节点第t秒上传流媒体资源量 是指它在第t秒发送给向其请求流媒体资源的节点的流媒体数据片总数;节点第t秒发送的 消息量是指它在第t秒发送给向其请求流媒体资源的节点的确认消息包总数，单位是"个 数"；节点带宽的单位是"字节"；
[0012] (2)节点稀缺度:是指缓存了某个流媒体数据片的节点数占其邻居节点总数的比 例，它的计算公式如下：
[0013]
[0014] 在公式(3)中，i是节点的序号，i取值范围是[1，20]，它是目录服务器给每个节点 提供邻居节点的总数;节点1的位图值反映了节点1是否缓存了某个流媒体数据片，如果节 点1缓存了某个流媒体数据片，那么其位图值是1，否则其位图值是0;
[0015] (3)请求紧急度:是指节点请求的某个流媒体资源期望得到其他节点的响应紧急 程度，它的计算公式如下：
[0016]
[0017] 在公式(4)中，如果节点请求流媒体数据片序号越接近节点当前播放流媒体数据 片序号，那么该节点的请求紧急度值就越大，也就是说该节点的请求越紧急;反之则越小；
[0018] (4)请求优先级:是指节点收到若干个流媒体资源的请求后，运些请求被响应的先 后顺序，它的计算公式如下：
[0019] 请求优先级=节点稀缺度X请求紧急度（5)
[0020] 在公式(5)中，如果请求优先级值越大，那么该请求就优先得到节点的响应，否则 该请求就被优先转移给其他节点响应；
[0021] (5)节点能力值:是指节点响应流媒体资源请求的能力，它的计算公式如下：
[0022] 节点能力值=节点在线时间X (节点历史上传最大速度+节点已上传流媒体数据 量）（6)在公式(6)中，节点在线时间的单位为"秒"；节点历史上传最大速度是指节点曾经 向其他节点发送流媒体资源的最大传输速度，单位为"字节/秒"；节点已上传流媒体数据量 是指节点发送给向其请求流媒体资源的节点的流媒体资源总量，单位是"字节/秒"。
[0023] 所述的节点缓存替换模块包括下述的流媒体资源替换优先度、流媒体数据片供给 度、流媒体数据片需求度和流媒体数据片供需比：
[0024] (1)流媒体资源替换优先度:是指当某个节点的缓存空间满时，保存在该节点缓存 中的流媒体资源，被到达该节点需要新保存的流媒体资源替换掉的先后顺序，它的计算公 式如下：
[0025]
在公式(7)中，T是一个时间周期，它的取值为30"秒"；近似因子是指某流媒体数据片最 近一次被某节点请求的时间距上一次该数据片被其他节点请求的时间间隔，时间间隔的单 位为"秒"，近似因子的计算公式如下：
[0026]
[0027] (2)流媒体数据片供给度:是指在一个时间周期内，在一个流媒体资源中某个流媒 体数据片副本总数占其所有的流媒体数据片副本总数的比例，它的计算公式如下：
[002引
[0029] 在公式(9)中，t是一个时间单位，单位是"秒"，它的取值范围是[1，30];流媒体资 源L是对等网络流媒体点播系统中任意一个流媒体资源，j是流媒体资源L中的流媒体数据 片R的副本序号，它的取值范围为[l，m]，m是流媒体数据片R的副本总数；i是持有流媒体数 据片R副本的节点序号，它的取值范围为[l，n]，n是持有流媒体数据片R副本的节点总数；
[0030] (3)流媒体数据片需求度:是指在一个时间周期内，在一个流媒体资源中某个流媒 体数据片被其他节点请求的总次数占其所有的流媒体数据片被其他节点请求的总次数的 比例，它的计算公式如下：
[0031]
[0032] 在公式（10)中，t是一个时间单位，单位是"秒"，它的取值范围是[1，30];流媒体资 源L是对等网络流媒体点播系统中任意一个流媒体资源，j是请求流媒体资源L中流媒体数 据片R的节点序号，它的取值范围为[1，Κ]，Κ是请求流媒体数据片R的节点总数；i是流媒体 资源L中流媒体数据片的序号，它的取值范围为[1，門，P是流媒体资源L中流媒体数据片的 总数；
[0033] (4)流媒体数据片供需比：是指某个流媒体数据片供给度与其流媒体数据片需求 度之比，它反映了该流媒体数据片的冗余程度，它的计算公式如下：
[0034]
[0035] 在公式（11)中，如果流媒体数据片R供需比越大，表明流媒体数据片R在对等网络 流媒体点播系统中的冗余程度越大，反之则越小。
[0036] 所述的节点请求转移模块的处理步骤如下：
[0037] S301:开始；
[0038] S302:对等网络流媒体点播系统中的每个节点根据公式(2)计算得出它们的节点 负载度；
[0039] S303:系统中的每个节点周期性检查自身的节点负载度的变化情况，如果节点负 载度大于80%，则该节点属于超载节点，转S304;否则该节点属于未超载节点，转S302;
[0040] S304:超载节点根据公式(3)、（4)、（5)计算它们收到的流媒体资源请求的请求优 先级，并筛选出低优先级的流媒体资源请求作为待转移请求；
[0041] S305:超载节点确定需要转移的流媒体资源请求后，判断它未超载的邻居节点是 否持有被请求的流媒体资源，如果它的邻居节点持有被请求流媒体资源，贝峭巧专至S306;否 贝1J，跳转至S310;
[0042] S306:超载节点根据公式(6)依次计算运些持有被请求流媒体资源的邻居节点的 节点能力值；
[0043] S307:超载节点将运些持有被请求流媒体资源的邻居节点能力值按从大到小的顺 序进行排列；
[0044] S308:超载节点筛选出邻居节点能力值最大的五个邻居节点，并将运五个邻居节 点作为它的请求转移目标节点，然后把需要转移的流媒体资源请求转移给运些目标节点处 理；
[0045] S309:结束。
[0046] 所述的节点缓存替换模块的处理步骤如下：
[0047] S401:开始；
[0048] S402:对等网络流媒体点播系统中的每个节点检测自身的缓存空间是否已满，如 果节点缓存的流媒体资源量达到500兆字节，则认为其缓存空间已满，跳转至S403,否则跳 转至S410;
[0049] S403:缓存空间已满节点根据公式(7)、公式(8)计算它们缓存中的所有流媒体资 源的替换优先度；
[0050] S404:缓存空间已满节点将上述流媒体资源替换优先度按从大到小进行排列，并 筛选出替换优先度最小的流媒体资源；
[0051] S405:当缓存空间已满节点新点播一个流媒体资源时，如果它新点播的流媒体资 源的替换优先度大于该节点筛选出的流媒体资源的替换优先度，则跳转至S406,否则跳转 至S409;
[0052] S406:根据公式(9)、（10)、（11)计算缓存空间已满节点所筛选出的流媒体资源中 所有流媒体数据片供需比；
[0053] S407:缓存空间已满节点将运些流媒体数据片的供需比按从大到小进行排列，并 筛选出供需比最大的流媒体数据片；
[0054] S408:缓存空间已满节点在缓存中删除筛选出的供需比最大的流媒体数据片，并 将它新点播的还未缓存的流媒体数据片写入缓存中，完成缓存替换，跳转至S410;
[0055] S409:缓存空间已满节点不执行缓存替换操作，它新点播的流媒体数据片被丢弃；
[0056] S410:结束。
【附图说明】
[0057] 图1为本发明的对等网络流媒体点播系统架构图；
[0058] 图2为本发明的节点请求转移与缓存替换方法处理流程图；
[0059] 图3为节点请求转移模块处理流程图；
[0060] 图4为节点缓存替换模块处理流程图；
【具体实施方式】
[0061] 下面结合附图和实施例对本发明进行说明，但不是对本发明的限定。具体地，为了 说明本发明的实施方式，首先假设当前对等网络流媒体点播系统中共有6000个节点，每个 节点的上传带宽为巧有1个流媒体源服务器，其上/下行带宽大小为80兆比特每秒，该流 媒体源服务器保存有300个完整的流媒体资源。点播某个流媒体资源S的普通节点数为50。 各流媒体资源被固定划分成100个流媒体数据片，并分别对其进行编号。
[0062] 下面是本发明中节点P加入对等网络流媒体点播系统后，对流媒体资源S进行点播 操作(假设节点P尚未缓存流媒体资源S的任何数据，则节点需要从视频最开始播放位置下 载)的具体实施过程的描述。
[0063] -种对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，该方法应用的对等网络 流媒体点播系统的结构包括：目录服务器、流媒体源服务器、节点Ξ个部分，如图1所示。
[0064] (1)目录服务器:它负责维护流媒体点播系统中的节点，管理节点缓存中流媒体资 源，并为点播其流媒体资源的点播节点提供索引。
[0065] (2)流媒体源服务器:它为对等网络流媒体点播系统中的节点提供流媒体资源。当 节点在对等网络中捜索不到所请求的流媒体资源时，流媒体源服务器可W为其提供所需的 流媒体资源，W保证对等网络流媒体点播系统的服务质量。
[0066] (3)节点：它是对等网络流媒体点播系统中流媒体资源的需求者，同时它还将接收 的流媒体资源进行缓存，为其他节点提供流媒体资源的共享服务。
[0067] 图2为本发明方法的节点请求转移与缓存替换方法处理流程图，其中包括节点请 求转移模块和节点缓存替换模块。在节点请求转移模块中，需要转移请求的节点检查其负 载状态，如果该节点接收到过多的流媒体资源请求，它将按照请求优先级筛选出低优先级 请求，并计算出持有被请求流媒体资源的节点能力值，然后把该节点无法及时处理的请求 转移给运些节点。在节点缓存替换模块中，当节点的缓存空间已满时，该节点根据自身已缓 存的所有流媒体资源的替换优先度，筛选出低替换优先度的流媒体资源，并计算所筛选出 的流媒体资源中所有流媒体数据片的供需比，然后把供需比最大的流媒体数据片从该节点 的缓存中删除，W便该节点缓存新点播的流媒体数据片。对等网络流媒体点播系统通过节 点请求转移模块和节点缓存替换模块，实现了对等网络流媒体点播系统中各节点的负载均 衡。
[0068] I.流媒体资源的划分
[0069] -个流媒体资源是指完整的一部电影或一首歌曲。一个流媒体资源被分割为若干 大小相同的流媒体数据片，每个流媒体数据片被赋予一个序号，第一个流媒体数据片序号 是1，下一个流媒体数据片序号是上一个流媒体数据片序号递增1。每个流媒体数据片的单 位是字节，它的大小为32千字节，但是最后一个流媒体数据片的大小应该小于或等于32千 字节。其中：1千字节=1024字节，1字节=8位。最后一个流媒体数据片大小的计算公式如 下：
[0070]
[0071] II.节点请求转移方法
[0072] (1)节点负载度是指节点所发送的流媒体资源总量占节点带宽的百分比，它的计 算公式如下：
[0073]
[0074] 在公式(2)中，T是一个时间周期，它的取值为10秒。节点第t秒上传流媒体资源量 是指它在第t秒发送给向其请求流媒体资源的节点的流媒体数据片总数;节点第t秒发送的 消息量是指它在第t秒发送给向其请求流媒体资源的节点的确认消息包总数，单位是"个 数"；节点带宽的单位是"字节"。
[0075] (2)节点稀缺度是指缓存了某个流媒体数据片的节点数占其邻居节点总数的比 例，它的计算公式如下：
[0076]
[0077] 在公式(3)中，i是节点的序号，i取值范围是[1，20]，它是目录服务器给每个节点 提供邻居节点的总数;节点1的位图值反映了节点1是否缓存了某个流媒体数据片，如果节 点1缓存了某个流媒体数据片，那么其位图值是1，否则其位图值是0。
[0078] (3)请求紧急度是指节点请求的某个流媒体资源期望得到其他节点的响应紧急程 度，它的计算公式如下：
[0079]
[0080] 在公式(4)中，如果节点请求流媒体数据片序号越接近节点当前播放流媒体数据 片序号，那么该节点的请求紧急度值就越大，也就是说该节点的请求越紧急;反之则越小。
[0081] (4)请求优先级是指节点收到若干个流媒体资源的请求后，运些请求被响应的先 后顺序，它的计算公式如下：
[0082] 请求优先级=节点稀缺度X请求紧急度（5)
[0083] 在公式(5)中，如果请求优先级值越大，那么该请求就优先得到节点的响应，否则 该请求就被优先转移给其他节点响应。
[0084] (5)节点能力值是指节点响应流媒体资源请求的能力，它的计算公式如下：
[0085] 节点能力值=节点在线时间X (节点历史上传最大速度+节点已上传流媒体数据 量）（6)在公式(6)中，节点在线时间的单位为"秒"；节点历史上传最大速度是指节点曾经 向其他节点发送流媒体资源的最大传输速度，单位为"字节/秒"；节点已上传流媒体数据量 是指节点发送给向其请求流媒体资源的节点的流媒体资源总量，单位是"字节/秒"。
[0086] 参阅图3所示，第一:节点请求转移方法操作实施例
[0087] S301:开始；
[0088] S302:节点P加入对等网络流媒体点播系统后，它第5秒上传的流媒体资源量大小 = 200千字节，第5秒发送的消息量大小=20千字节，此时节点P的节点负载度=(200+20)* 8/2000 = 88% ；
[0089] S303:根据P的节点负载度可判定节点P为超载节点；
[0090] S304:计算超载节点P收到的流媒体资源请求的请求优先级，节点稀缺度= 0.5,请 求紧急度=0.8，则流媒体资源请求的请求优先级=0.5*0.8 = 0.4，将该流媒体资源请求作 为待转移请求；
[0091] S305:由于超载节点P的未超载邻居节点持有被请求的流媒体资源，跳转至S306;
[0092] S306:超载节点P依次计算运些未超载邻居节点的能力值，邻居节点化的在线时长 = 0.5小时，历史最大上传速度=0.巧^比特每秒，上传流媒体数据总量=80兆比特，则邻居 节点 Qi 的能力值=0.5*(0.2+80)=40.1;
[0093] S307:超载节点P将运些持有被请求流媒体资源的邻居节点的能力值按大到小进 行排列；
[0094] S308:超载节点P筛选出邻居节点能力值最大的五个邻居节点化~化，并将运五个 邻居节点作为它的请求转移目标节点，然后把需要转移的流媒体资源请求转移给运些目标 节点处理；
[0095] S309:结束。
[0096] 参阅图4所示，第二，节点缓存替换方法操作实施例
[0097] S401:开始；
[0098] S402:节点P加入对等网络流媒体点播系统后，检测到自身缓存的流媒体资源量已 达500兆字节，跳转至S403;
[0099] S403:计算节点P缓存中的流媒体资源S的替换优先度，流媒体资源Si在一个时间 周期内累计被点播30次，节点P访问流媒体资源Si的时间距其上次被访问的时间间隔为15 秒，则流媒体资源Si的替换优先度=30*0.5/300 = 5 % ;
[0100] S404:节点門尋所有流媒体资源Si~S300的替换优先度按从大到小进行排列，并筛 选出替换优先度最小的流媒体资源Si;
[0101] S405 :当节点P新点播一个流媒体资源Snew时，如果Snew的替换优先度大于S1的替换 优先度，则跳转至S406;
[0102] S406:计算流媒体资源Si中流媒体数据片R的供需比，流媒体数据片Ri供给度= 0.1，流媒体数据片Ri需求度=0.05，流媒体数据片化供需比=0.1/0.05 = 2;
[0103] S407:节点P将流媒体数据片R的供需比按从大到小进行排列，并筛选出供需比最 大的流媒体数据片Ri;
[0104] S408:节点P在缓存中删除筛选出的供需比最大的流媒体数据片Ri，并将它新点播 的还未缓存的流媒体数据片Rnew写入缓存中，完成缓存替换，跳转至S410;
[0105] S410:结束。
【主权项】
1. 一种对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，其特征是:该方法包括设 置的节点请求转移模块和节点缓存替换模块;通过节点请求转移模块和节点缓存替换模 块，实现对等网络流媒体点播系统中各节点的负载均衡;具体是:在节点请求转移模块中， 需要转移请求的节点检查其节点负载度状态，如果该节点接收到过多的流媒体资源请求， 它将按照请求优先级筛选出低优先级请求，并计算出持有被请求流媒体资源的节点能力 值，然后把该节点无法及时处理的请求转移给这些节点;在节点缓存替换模块中，当节点的 缓存空间已满时，该节点根据自身已缓存的所有流媒体资源的替换优先度，筛选出低替换 优先度的流媒体资源，并计算所筛选出的流媒体资源中所有流媒体数据片的供需比，然后 把供需比最大的流媒体数据片从该节点的缓存中删除，以便该节点缓存新点播的流媒体数 据片。2. 根据权利要求1所述的对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，其特征 是:所述的流媒体资源的划分:是指完整的一部电影或一首歌曲，一个流媒体资源被分割为 若干大小相同的流媒体数据片，每个流媒体数据片被赋予一个序号，第一个流媒体数据片 序号是1，下一个流媒体数据片序号是上一个流媒体数据片序号递增1;每个流媒体数据片 的单位是字节，它的大小为32千字节，但是最后一个流媒体数据片的大小应该小于或等于 32千字节;其中：1千字节= 1024字节，1字节=8位;最后一个流媒体数据片大小的计算公式 如下：3. 根据权利要求1所述的对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，其特征 是:所述节点请求转移模块，包括下述节点负载度、节点稀缺度、请求紧急度、请求优先级和 节点能力值： (1) 节点负载度:是指节点所发送的流媒体资源总量占节点带宽的百分比，它的计算公 式如下：在公式(2)中，T是一个时间周期，它的取值为10秒;节点第t秒上传流媒体资源量是指 它在第t秒发送给向其请求流媒体资源的节点的流媒体数据片总数;节点第t秒发送的消息 量是指它在第t秒发送给向其请求流媒体资源的节点的确认消息包总数，单位是"个数"；节 点带宽的单位是"字节"； (2) 节点稀缺度:是指缓存了某个流媒体数据片的节点数占其邻居节点总数的比例，它 的计算公式如下：在公式(3)中，i是节点的序号，i取值范围是[1，20]，它是目录服务器给每个节点提供 邻居节点的总数;节点:的位图值反映了节点邊否缓存了某个流媒体数据片，如果节点遵 存了某个流媒体数据片，那么其位图值是1，否则其位图值是0; (3) 请求紧急度:是指节点请求的某个流媒体资源期望得到其他节点的响应紧急程度， 它的计算公式如下：在公式(4)中，如果节点请求流媒体数据片序号越接近节点当前播放流媒体数据片序 号，那么该节点的请求紧急度值就越大，也就是说该节点的请求越紧急;反之则越小； (4) 请求优先级:是指节点收到若干个流媒体资源的请求后，这些请求被响应的先后顺 序，它的计算公式如下： 请求优先级=节点稀缺度X请求紧急度（5) 在公式(5)中，如果请求优先级值越大，那么该请求就优先得到节点的响应，否则该请 求就被优先转移给其他节点响应； (5) 节点能力值:是指节点响应流媒体资源请求的能力，它的计算公式如下： 节点能力值=节点在线时间X (节点历史上传最大速度+节点已上传流媒体数据量） (6)在公式(6)中，节点在线时间的单位为"秒"；节点历史上传最大速度是 指节点曾经向其他节点发送流媒体资源的最大传输速度，单位为"字节/秒"；节点已上 传流媒体数据量是指节点发送给向其请求流媒体资源的节点的流媒体资源总量，单位是 "字节/秒"。4.根据权利要求1所述的对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，其特征 是:所述的节点缓存替换模块包括下述的流媒体资源替换优先度、流媒体数据片供给度、流 媒体数据片需求度和流媒体数据片供需比： (1) 流媒体资源替换优先度:是指当某个节点的缓存空间满时，保存在该节点缓存中的 流媒体资源，被到达该节点需要新保存的流媒体资源替换掉的先后顺序，它的计算公式如 下：中，T是一个时间周期，它的取值为30"秒"；近似因子是指某流媒体数据片最近一次被 某节点请求的时间距上一次该数据片被其他节点请 求的时间间隔，时间间隔的单位为"秒"，近似因子的计算公式如下：(2) 流媒体数据片供给度:是指在一个时间周期内，在一个流媒体资源中某个流媒体数 据片副本总数占其所有的流媒体数据片副本总数的比例，它的计算公式如下：在公式(9)中，t是一个时间单位，单位是"秒"，它的取值范围是[1，30];流媒体资源L是 对等网络流媒体点播系统中任意一个流媒体资源，j是流媒体资源L中的流媒体数据片R的 副本序号，它的取值范围为[1，m]，m是流媒体数据片R的副本总数；i是持有流媒体数据片R 副本的节点序号，它的取值范围为[l，n]，n是持有流媒体数据片R副本的节点总数； (3) 流媒体数据片需求度:是指在一个时间周期内，在一个流媒体资源中某个流媒体数 据片被其他节点请求的总次数占其所有的流媒体数据片被其他节点请求的总次数的比例， 它的计算公式如下：在公式（10)中，t是一个时间单位，单位是"秒"，它的取值范围是[1，30];流媒体资源L 是对等网络流媒体点播系统中任意一个流媒体资源，j是请求流媒体资源L中流媒体数据片 R的节点序号，它的取值范围为[1，K]，K是请求流媒体数据片R的节点总数;i是流媒体资源L 中流媒体数据片的序号，它的取值范围为[1，P]，P是流媒体资源L中流媒体数据片的总数； (4) 流媒体数据片供需比：是指某个流媒体数据片供给度与其流媒体数据片需求度之 比，它反映了该流媒体数据片的冗余程度，它的计算公式如下：在公式（11)中，如果流媒体数据片R供需比越大，表明流媒体数据片R在对等网络流媒 体点播系统中的冗余程度越大，反之则越小。5. 根据权利要求2所述的对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，其特征 是:所述的节点请求转移模块的处理步骤如下： S301:开始； S302:对等网络流媒体点播系统中的每个节点根据公式（2)计算得出它们的节点负载 度； S303:系统中的每个节点周期性检查自身的节点负载度的变化情况，如果节点负载度 大于80%，则该节点属于超载节点，转S304;否则该节点属于未超载节点，转S302; S304:超载节点根据公式(3)、（4)、（5)计算它们收到的流媒体资源请求的请求优先级， 并筛选出低优先级的流媒体资源请求作为待转移请求； S305:超载节点确定需要转移的流媒体资源请求后，判断它未超载的邻居节点是否持 有被请求的流媒体资源，如果它的邻居节点持有被请求流媒体资源，则跳转至S306;否则， 跳转至S310; S306:超载节点根据公式(6)依次计算这些持有被请求流媒体资源的邻居节点的节点 能力值； S307:超载节点将这些持有被请求流媒体资源的邻居节点能力值按从大到小的顺序进 行排列； S308:超载节点筛选出邻居节点能力值最大的五个邻居节点，并将这五个邻居节点作 为它的请求转移目标节点，然后把需要转移的流媒体资源请求转移给这些目标节点处理； S309:结束。6. 根据权利要求3所述的对等网络流媒体点播节点请求转移与缓存替换方法，其特征 是:所述的节点缓存替换模块的处理步骤如下： S401:开始； S402:对等网络流媒体点播系统中的每个节点检测自身的缓存空间是否已满，如果节 点缓存的流媒体资源量达到500兆字节，则认为其缓存空间已满，跳转至S403,否则跳转至 S410； S403:缓存空间已满节点根据公式(7)、公式(8)计算它们缓存中的所有流媒体资源的 替换优先度； S404:缓存空间已满节点将上述流媒体资源替换优先度按从大到小进行排列，并筛选 出替换优先度最小的流媒体资源； S405:当缓存空间已满节点新点播一个流媒体资源时，如果它新点播的流媒体资源的 替换优先度大于该节点筛选出的流媒体资源的替换优先度，则跳转至S406,否则跳转至 S409； S406:根据公式(9)、（10)、（11)计算缓存空间已满节点所筛选出的流媒体资源中所有 流媒体数据片供需比； S407:缓存空间已满节点将这些流媒体数据片的供需比按从大到小进行排列，并筛选 出供需比最大的流媒体数据片； S408:缓存空间已满节点在缓存中删除筛选出的供需比最大的流媒体数据片，并将它 新点播的还未缓存的流媒体数据片写入缓存中，完成缓存替换，跳转至S410; S409:缓存空间已满节点不执行缓存替换操作，它新点播的流媒体数据片被丢弃； S410:结束。
【文档编号】H04L29/08GK106060009SQ201610311303
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】黄桂敏, 白谦, 李成森, 刘平山, 周娅
【申请人】桂林电子科技大学