專(zhuān)利名稱(chēng)：P2p實(shí)時(shí)流媒體緩存替換的時(shí)間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法
P2P實(shí)時(shí)流媒體緩存替換的時(shí)間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法技術(shù)領(lǐng)域P2P實(shí)時(shí)流媒體緩存替換的時(shí)間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法屬于互聯(lián)網(wǎng)P2P實(shí)時(shí)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(jī)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(shí)時(shí)流媒體)在網(wǎng)絡(luò)上的流行，可以預(yù)見(jiàn)在未來(lái) ISP主干鏈路的流量中，P2P實(shí)時(shí)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(shí)間 權(quán)參數(shù)的P2P實(shí)時(shí)流媒體緩存替換方法，在TOW方法中當(dāng)時(shí)間權(quán)參數(shù)為0時(shí)TOW算法退化為 LRU算法，當(dāng)趨緊無(wú)窮時(shí)算法退化為按照預(yù)期剩余請(qǐng)求次數(shù)的淘汰算法，TOW算法通過(guò)調(diào)節(jié)時(shí) 間權(quán)參數(shù)調(diào)整兩者的影響比例。而本發(fā)明針對(duì)TOW方法中的時(shí)間權(quán)參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)的反饋調(diào) 節(jié)，當(dāng)緩存命中率增加時(shí)，線性增加時(shí)間權(quán)參數(shù)的值，當(dāng)緩存命中率下降時(shí)，指數(shù)減少時(shí)間 權(quán)參數(shù)的值，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間權(quán)參數(shù)以實(shí)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(shí)間權(quán)參數(shù)的P2P實(shí)時(shí)流媒體緩存替換方法(T0W)中 的時(shí)間權(quán)參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)的方法(見(jiàn)圖l,時(shí)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(shí)間權(quán)參數(shù)調(diào)整到一個(gè)合理值，使TOW方法達(dá)到一個(gè)較高的緩存命中 率。本發(fā)明根據(jù)緩存命中率的變化動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)時(shí)間權(quán)參數(shù)的數(shù)值，當(dāng)緩存命中率增加時(shí)，以 相等步長(zhǎng)增加時(shí)間權(quán)參數(shù)的數(shù)值，當(dāng)緩存命中率下降時(shí)，除以一個(gè)固定的值，以新值作為新 的時(shí)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(shí)時(shí)流媒體 緩存服務(wù)器上，依次按照以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟(1):初始化以下參數(shù)， 所有頻道時(shí)間權(quán)參數(shù)為/"^r0『Pflmw ， 增加步長(zhǎng)flrfrfi^mwi&e/;，為設(shè)定值， 減少步長(zhǎng)rf,'v/rfe戶(hù)flram^^p ，為設(shè)定值，一個(gè)時(shí)間周期i,劃分為N個(gè)時(shí)間間隔，表示形式為I^，7^，...，7^，...7^，其中7;，,,表示第n個(gè)時(shí)間間隔，所述一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)的時(shí)間間隔總和為7;'，在所述一個(gè)時(shí)間周期r/內(nèi)任選若干個(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，作為采樣時(shí)間段；步驟(2):記錄當(dāng)前時(shí)刻;i'，轉(zhuǎn)步驟(3);步驟(3):記錄從義'時(shí)刻開(kāi)始到;i'+7;'秒內(nèi)，所述采樣時(shí)間段所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔內(nèi)的緩 存命中率丑好及，并在,+r,'時(shí)刻轉(zhuǎn)步驟(4);步驟(4):按以下步驟進(jìn)行時(shí)間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整 步驟(4.1):記錄當(dāng)前時(shí)刻;T，并轉(zhuǎn)入步驟(4.2)，步驟(4.2):記錄從r時(shí)刻開(kāi)始到r+7;'秒內(nèi)，所述采樣時(shí)間段所對(duì)應(yīng)的時(shí)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(shí)間權(quán)參數(shù)A增加一個(gè)arfrf/^m/i^te/;， i為所在頻道的序號(hào)，轉(zhuǎn)步驟 (4.5),步驟(4.4):把時(shí)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(shí)刻，把緩存命中率5H及賦值為丑好W'，轉(zhuǎn)步驟(4.1)。當(dāng)時(shí)間權(quán)參數(shù)為零時(shí)，TOW方法退化為只考慮片斷最后一次訪問(wèn)時(shí)間的LRU方法，當(dāng)時(shí) 間權(quán)參數(shù)足夠大，遠(yuǎn)超過(guò)時(shí)間項(xiàng)時(shí)，TOW方法退化為只考慮片斷預(yù)期剩余請(qǐng)求次數(shù)方法。本 發(fā)明所提出的時(shí)間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)TOW方法中最后一次訪問(wèn)時(shí)間片斷的預(yù)期 剩余請(qǐng)求次數(shù)兩個(gè)因素之間的權(quán)值，使時(shí)間權(quán)參數(shù)調(diào)整到一個(gè)合理值，實(shí)現(xiàn)較高的緩存命中


圖l.時(shí)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(shí)間周期與周期采樣時(shí)間序列示意圖。 圖3.時(shí)間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法流程圖。圖4.時(shí)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(shí)間權(quán)參數(shù)為8 的緩存效果，三角形尖角向下表示時(shí)間權(quán)參數(shù)為100的緩存效果，三角形尖角向上表示時(shí)間 權(quán)參數(shù)為300的緩存效果，三角形尖角向左表示時(shí)間權(quán)參數(shù)為2000的緩存效果，三角形尖角 向右表示時(shí)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(shí)施方式
一個(gè)時(shí)間周期i,劃分為N個(gè)時(shí)間間隔，表示形式為T(mén)i,1,Ti,2，...，Ti,n，...Ti,N其中T， 表示第n個(gè)時(shí)間間隔，所述一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)的時(shí)間間隔總和為T(mén)1`;'，在所述一個(gè)時(shí)間周期？;'內(nèi)任選若干個(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，作為采樣時(shí)間序段(見(jiàn)圖2)。時(shí)間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法動(dòng)態(tài)調(diào)整頻道時(shí)間權(quán)參數(shù)的大小(見(jiàn)圖5)，它的步驟如下 步驟(1):用戶(hù)自定義時(shí)間周期間隔及周期內(nèi)的采樣時(shí)間段。步驟(2):紀(jì)錄前一時(shí)間周期，采樣時(shí)間段對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔內(nèi)的緩存命中率，轉(zhuǎn)步驟(2)。步驟(3):時(shí)間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整步驟(3.1)計(jì)算本周期內(nèi)，采樣時(shí)間段對(duì)應(yīng)時(shí)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(shí)間權(quán)參數(shù)，轉(zhuǎn)步驟(4)。 步驟(3.3):減少時(shí)間權(quán)參數(shù)，轉(zhuǎn)步驟(4)。 步驟(4):下一個(gè)周期，轉(zhuǎn)步驟(2)。本發(fā)明的時(shí)間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法用于T0W-基于時(shí)間權(quán)參數(shù)的P2P實(shí)時(shí)流媒體緩存替 換方法中，而T0W方法用于ISP部署的P2P實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(hù)的播放延遲?；跁r(shí)間權(quán)參數(shù)的P2P實(shí)時(shí)流媒體緩存替換方法中的時(shí)間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)方法的具體實(shí)施 步驟如下步驟(1):初始化所有頻道時(shí)間權(quán)參數(shù)初始化為/"/,rOWPflram，增加步長(zhǎng)addParamStep印，減少步長(zhǎng)divideParamStep，時(shí)間周期表示形式Ti,1,Ti,2，...，Ti,n，...Ti,N ， 一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)的時(shí)間間隔總和為7;',采樣段所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔如t^,!^,...,: ;^,...^",轉(zhuǎn)步驟(2)。步驟(2):記錄當(dāng)前時(shí)刻義'，轉(zhuǎn)步驟(3)步驟(3):記錄從義'開(kāi)始到;1'+7;'秒內(nèi)，采樣時(shí)間段所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔內(nèi)的緩存命中率 5及及，在義'+7;'時(shí)刻轉(zhuǎn)步驟(4)。步驟(4):記錄當(dāng)前時(shí)刻r，轉(zhuǎn)步驟(5)。步驟(5):記錄r時(shí)刻開(kāi)始到r+7;'秒內(nèi)，采樣時(shí)間段所對(duì)應(yīng)的時(shí)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(shí)間權(quán)參數(shù)A.增加一個(gè)固定常數(shù)flrfrf/^ra/nS^p。轉(zhuǎn)步驟(8)。步驟(7):將時(shí)間權(quán)參數(shù)A除以一個(gè)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(shí)刻，將ATO 賦值為5及及'(5iW :5及J ')，轉(zhuǎn)步驟(4)。 實(shí)驗(yàn)使用的模擬數(shù)據(jù)以校園網(wǎng)作為應(yīng)用場(chǎng)景學(xué)生用戶(hù)使用P2P實(shí)時(shí)流媒體軟件觀看感興趣的電視節(jié)目，大部分用戶(hù)集中在少數(shù)的熱門(mén)頻道上，用戶(hù)流量絕大部分來(lái)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(shí)間權(quán)參數(shù)對(duì)于緩存命中率的影 響。圖4中T0W-100表示時(shí)間權(quán)參數(shù)A均為100時(shí)，T0W方法的緩存效果圖，TOW-Adaptive 表示時(shí)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(shí)間權(quán)參數(shù)從0開(kāi)始增加TOW方法命中率穩(wěn)步提升，當(dāng)參數(shù)到2000時(shí)性能已經(jīng)開(kāi)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?yàn)楫?dāng)時(shí)間權(quán)參數(shù)足夠大時(shí)方法將退化成 P0ST方法(只考慮片段預(yù)期剩余請(qǐng)求次數(shù)的方法，稱(chēng)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(dòng)態(tài)調(diào)整時(shí)間權(quán)參數(shù)， 提高緩存命中率。本發(fā)明通過(guò)自適應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)間權(quán)參數(shù)的權(quán)值，避免使用指定參數(shù)時(shí)所帶來(lái)的緩存命中率 較低的情況，實(shí)驗(yàn)證實(shí)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(jiàn)，本發(fā)明達(dá)到了預(yù)期目的。
權(quán)利要求
1、P2P實(shí)時(shí)流媒體緩存替換的時(shí)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(shí)時(shí)流媒體緩存服務(wù)器上，依次按照以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟(1)初始化以下參數(shù)，所有頻道時(shí)間權(quán)參數(shù)為InitTOWParam，增加步長(zhǎng)addParamStep，為設(shè)定值，減少步長(zhǎng)divideParamStep，為設(shè)定值，一個(gè)時(shí)間周期i，劃分為N個(gè)時(shí)間間隔，表示形式為T(mén)i，1，Ti，2，…，Ti，n，…Ti，N，其中Ti，n表示第n個(gè)時(shí)間間隔，所述一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)的時(shí)間間隔總和為T(mén)1′，在所述一個(gè)時(shí)間周期T1′內(nèi)任選若干個(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，作為采樣時(shí)間段；步驟(2)記錄當(dāng)前時(shí)刻λ′，轉(zhuǎn)步驟(3)；步驟(3)記錄從λ′時(shí)刻開(kāi)始到λ′+T1′秒內(nèi)，所述采樣時(shí)間段所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔內(nèi)的緩存命中率BHR，并在λ′+T1′時(shí)刻轉(zhuǎn)步驟(4)；步驟(4)按以下步驟進(jìn)行時(shí)間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整步驟(4.1)記錄當(dāng)前時(shí)刻λ″，并轉(zhuǎn)入步驟(4.2)，步驟(4.2)記錄從λ″時(shí)刻開(kāi)始到λ″+T1′秒內(nèi)，所述采樣時(shí)間段所對(duì)應(yīng)的時(shí)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(shí)間權(quán)參數(shù)βi增加一個(gè)addParamStep，i為所在頻道的序號(hào)，轉(zhuǎn)步驟(4.5)，步驟(4.4)把時(shí)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(shí)刻，把緩存命中率BHR賦值為BHR′，轉(zhuǎn)步驟(4.1)。
全文摘要
P2P實(shí)時(shí)流媒體緩存替換的時(shí)間權(quán)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法屬于P2P實(shí)時(shí)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(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間權(quán)參數(shù)的值當(dāng)緩存命中率增加時(shí)，以相等步長(zhǎng)增加時(shí)間權(quán)參數(shù)值，當(dāng)緩存命中率下降時(shí)，處以一個(gè)固定的步長(zhǎng)，得到的新值作為新的時(shí)間權(quán)參數(shù)，從而調(diào)整基于時(shí)間權(quán)參數(shù)的P2P實(shí)時(shí)流媒體緩存替換方法中，片段最后一次命中時(shí)間與片段預(yù)期剩余請(qǐng)求次數(shù)兩個(gè)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(hào)H04L12/54GK101242338SQ20081010159
公開(kāi)日2008年8月13日 申請(qǐng)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(shù)濤, 恪 徐, 胡懋智 申請(qǐng)人:清華大學(xué)