專利名稱：一種基于網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷的數(shù)據(jù)遷移方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種P2P流媒體系統(tǒng)中數(shù)據(jù)遷移方法。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和寬帶應(yīng)用的普及，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行流媒體視頻服務(wù)正在成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的熱點(diǎn)。流媒體技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)傳送多媒體數(shù)據(jù)的一種流式傳輸技術(shù)，傳統(tǒng)的基于客戶端/服務(wù)器架構(gòu)的流媒體系統(tǒng)由于服務(wù)器帶寬和處理能力的限制導(dǎo)致其可擴(kuò)展性極差。P2P(Peer-to-Peer)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為一種有效的解決方案在近幾年得到了極大的推廣。在P2P模式下，由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有客戶端和服務(wù)器的功能，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在從別的節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)的同時(shí)還向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣利用客戶端節(jié)點(diǎn)的上傳能力可以極大減輕數(shù)據(jù)源服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，降低了對(duì)服務(wù)器的帶寬消耗。一般來(lái)說(shuō)，P2P流媒體系統(tǒng)主要包括覆蓋網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)調(diào)度兩個(gè)方面。覆蓋網(wǎng)絡(luò)是建立在底層物理網(wǎng)絡(luò)之上由節(jié)點(diǎn)組成的應(yīng)用層虛擬網(wǎng)絡(luò)，它主要負(fù)責(zé)指導(dǎo)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)尋找自己可能的數(shù)據(jù)合作鄰居節(jié)點(diǎn)；數(shù)據(jù)調(diào)度主要負(fù)責(zé)在所建立的覆蓋網(wǎng)絡(luò)上有效的傳輸媒體數(shù)據(jù)，對(duì)于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)就是確定從它的哪些鄰居節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求哪些需要的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)調(diào)度算法是P2P流媒體系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題之一，目前常用的數(shù)據(jù)調(diào)度算法有基于“拉”模式的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)調(diào)度策略，每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)可用性信息顯式的向鄰居節(jié)點(diǎn)周期性請(qǐng)求它所缺少的數(shù)據(jù)片段；基于“推”模式的數(shù)據(jù)定制調(diào)度策略，每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)可用性信息向鄰居節(jié)點(diǎn)定制自己需要的數(shù)據(jù)，鄰居節(jié)點(diǎn)在收到新數(shù)據(jù)片段后根據(jù)定制情況立即轉(zhuǎn)發(fā)給需要的節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)調(diào)度要解決的一個(gè)重要問(wèn)題是由于節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性導(dǎo)致服務(wù)器已分發(fā)的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中失效。理論上，服務(wù)器只需要對(duì)媒體數(shù)據(jù)的每一個(gè)數(shù)據(jù)塊向?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)中分發(fā)一次， 然后通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的互相轉(zhuǎn)發(fā)就可以將該數(shù)據(jù)塊傳遞到所有需要的節(jié)點(diǎn)上。然而由于對(duì)等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的高度動(dòng)態(tài)性，當(dāng)節(jié)點(diǎn)離開(kāi)系統(tǒng)時(shí)會(huì)造成其已經(jīng)緩存的數(shù)據(jù)在P2P網(wǎng)絡(luò)中失效，若這部分?jǐn)?shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)處沒(méi)有副本，當(dāng)有節(jié)點(diǎn)需要該部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)服務(wù)器將不得不重新分發(fā)，造成不必要的服務(wù)器負(fù)載。解決數(shù)據(jù)失效目前常用的方法有網(wǎng)絡(luò)編碼方法，使節(jié)點(diǎn)即使只收到部分媒體流數(shù)據(jù)塊也能正常播放；數(shù)據(jù)備份方法，即通過(guò)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)備份降低數(shù)據(jù)失效的概率。網(wǎng)絡(luò)編碼的方法計(jì)算復(fù)雜度較高，在實(shí)際P2P流媒體系統(tǒng)中實(shí)用性不高；傳統(tǒng)數(shù)據(jù)備份方法多用于文件共享系統(tǒng)，出發(fā)點(diǎn)僅是增加文件在網(wǎng)絡(luò)中的副本數(shù)，沒(méi)有考慮進(jìn)行數(shù)據(jù)備份時(shí)如何盡量降低網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷，以免對(duì)節(jié)點(diǎn)間正常數(shù)據(jù)收發(fā)造成影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了降低數(shù)據(jù)失效概率以最大限度地減少服務(wù)器的負(fù)載，同時(shí)盡量降低數(shù)據(jù)備份時(shí)的網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷，以減少備份時(shí)對(duì)節(jié)點(diǎn)間正常數(shù)據(jù)收發(fā)的影響，本發(fā)明提出一種基于網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷的數(shù)據(jù)遷移方法。在該方法中，節(jié)點(diǎn)將自己緩存中的熱門(mén)數(shù)據(jù)主動(dòng)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)進(jìn)行備份，在選擇需要備份的數(shù)據(jù)時(shí)充分考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷，優(yōu)先遷移開(kāi)銷小的數(shù)據(jù)。具體描述如下，這里假設(shè)算法執(zhí)行節(jié)點(diǎn)為Pi 1)選擇要遷移的數(shù)據(jù)塊節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)塊效用值確定優(yōu)先遷移自己緩存中的哪些數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)塊效用值越大表示數(shù)據(jù)塊被越多其它的節(jié)點(diǎn)所需要，因此優(yōu)先遷移效用值大的數(shù)據(jù)塊。只有該數(shù)據(jù)塊被兩個(gè)以上鄰居節(jié)點(diǎn)需要時(shí)才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)上行帶寬的放大，才有必要進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移?；眠x擇目標(biāo)節(jié)點(diǎn)為了降低數(shù)據(jù)遷移的網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷，選擇遷移目標(biāo)節(jié)點(diǎn)時(shí)將優(yōu)先選擇網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷小的鄰居節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷用節(jié)點(diǎn)間傳輸開(kāi)銷比描述。節(jié)點(diǎn)間傳輸開(kāi)銷比表示節(jié)點(diǎn)間傳輸一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)的所有鏈路的傳輸開(kāi)銷的相對(duì)大小。同時(shí)為了降低遷移數(shù)據(jù)再次失效的概率，將選擇在線時(shí)間更長(zhǎng)的穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)。3)數(shù)據(jù)遷移方法本發(fā)明的數(shù)據(jù)遷移方法為節(jié)點(diǎn)周期性地將自己緩存中的被更多鄰居節(jié)點(diǎn)所需求的熱門(mén)數(shù)據(jù)向網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷小的穩(wěn)定鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遷移備份。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)增加數(shù)據(jù)的副本數(shù)目的方法來(lái)降低熱門(mén)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中失效的概率，同時(shí)降低這種數(shù)據(jù)遷移對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成的負(fù)擔(dān)。


圖1為本發(fā)明的數(shù)據(jù)遷移方法的一種實(shí)現(xiàn)流程圖；圖2為本發(fā)明的數(shù)據(jù)遷移方法的一具體實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種基于網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷的數(shù)據(jù)遷移方法。該方法首先遷移更多鄰居節(jié)點(diǎn)所需要的熱門(mén)數(shù)據(jù)，同時(shí)在遷移時(shí)充分考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷，優(yōu)先選擇傳輸開(kāi)銷比小的鄰居節(jié)點(diǎn)作為遷移的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。圖1顯示了為實(shí)現(xiàn)上述數(shù)據(jù)遷移采取的一種實(shí)現(xiàn)方法的流程(步驟1)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)自己緩存中已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)塊；(步驟2、根據(jù)數(shù)據(jù)塊效用函數(shù)計(jì)算每個(gè)已存在數(shù)據(jù)塊的效用值，(步驟幻將數(shù)據(jù)塊按照效用值降序的順序排列形成遷移數(shù)據(jù)塊隊(duì)列Qi^data；(步驟4)計(jì)算該節(jié)點(diǎn)自身與所有鄰居節(jié)點(diǎn)的傳輸開(kāi)銷比，并將鄰居節(jié)點(diǎn)按照傳輸開(kāi)銷比升序的順序排列形成隊(duì)列Qu eCT ；(步驟幻遷移節(jié)點(diǎn)從Quedata隊(duì)頭依次取出每個(gè)數(shù)據(jù)塊，將其遷移目標(biāo)節(jié)點(diǎn)確定為從Qik^ct隊(duì)頭開(kāi)始的節(jié)點(diǎn)，并更新自己的可用上行帶寬以及目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的可用緩存量；(步驟6)遷移節(jié)點(diǎn)判斷自己除了服務(wù)于其它節(jié)點(diǎn)的媒體數(shù)據(jù)請(qǐng)求外是否還有可用上行帶寬，若有則重復(fù)第( 步，直到?jīng)]有可用上行帶寬為止；若沒(méi)有則本周期遷移決策結(jié)束；(步驟7)遷移節(jié)點(diǎn)根據(jù)決策結(jié)果將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊發(fā)送向相應(yīng)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，遷移過(guò)程結(jié)束。
下面以舉例的方式結(jié)合圖2更詳細(xì)地介紹本發(fā)明的實(shí)施方式。圖2中，本發(fā)明的數(shù)據(jù)遷移算法的執(zhí)行節(jié)點(diǎn)為D，它的三個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)分別為A，B，C。假設(shè)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)D的可用上行帶寬為3，即在本周期內(nèi)可遷移3個(gè)數(shù)據(jù)塊。同時(shí)假設(shè)鄰居節(jié)點(diǎn)C到執(zhí)行節(jié)點(diǎn)D經(jīng)過(guò)的所有中間鏈路傳輸單位字節(jié)數(shù)據(jù)的平均開(kāi)銷最大，鄰居節(jié)點(diǎn)B到執(zhí)行節(jié)點(diǎn)D經(jīng)過(guò)的所有中間鏈路傳輸單位字節(jié)數(shù)據(jù)的平均開(kāi)銷次之，鄰居節(jié)點(diǎn)A到執(zhí)行節(jié)點(diǎn)D經(jīng)過(guò)的所有中間鏈路傳輸單位字節(jié)數(shù)據(jù)的平均開(kāi)銷最小，且鄰居節(jié)點(diǎn)A、B、C的平均在線時(shí)間近似相等。執(zhí)行節(jié)點(diǎn)D首先決定遷移自己緩存中100 109中哪三個(gè)數(shù)據(jù)塊。優(yōu)選地，執(zhí)行節(jié)點(diǎn)D的緩存中數(shù)據(jù)塊S的效用值的一種計(jì)算方法定義為
權(quán)利要求
1.一種P2P流媒體系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)遷移方法，包括優(yōu)先選擇被更多鄰居節(jié)點(diǎn)所需求的熱門(mén)數(shù)據(jù)塊作為要遷移的數(shù)據(jù)塊； 優(yōu)先選擇網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷小的鄰居節(jié)點(diǎn)作為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；以及將所述選擇的數(shù)據(jù)塊傳送到所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行備份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)遷移方法，其特征是用數(shù)據(jù)塊效用值描述數(shù)據(jù)塊熱度，數(shù)據(jù)塊效用值的大小反映該數(shù)據(jù)塊被多少個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)所需求，數(shù)據(jù)塊效用值越大表示被遷移備份的數(shù)據(jù)塊被越多鄰居節(jié)點(diǎn)所需求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)遷移方法，其特征是用節(jié)點(diǎn)間傳輸開(kāi)銷比來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷，節(jié)點(diǎn)間傳輸開(kāi)銷比表示連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的中間鏈路用于傳輸一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的平均開(kāi)銷， 節(jié)點(diǎn)間傳輸開(kāi)銷比越小表示進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移的網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷越小。
全文摘要
一種P2P流媒體系統(tǒng)中數(shù)據(jù)遷移方法，通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)塊效用值和鄰居節(jié)點(diǎn)傳輸開(kāi)銷比進(jìn)行媒體數(shù)據(jù)在P2P網(wǎng)絡(luò)中的備份。本發(fā)明可以降低服務(wù)器已分發(fā)的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中由于節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性而失效的概率，通過(guò)充分利用節(jié)點(diǎn)帶寬資源以降低服務(wù)器的負(fù)載，提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102571913SQ20111036952
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者任浩, 尤佳莉, 王勁林, 蘇杭 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所