專利名稱：一種基于網(wǎng)絡傳輸開銷的數(shù)據(jù)遷移方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計算機網(wǎng)絡流媒體技術領域，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：
隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和寬帶應用的普及，利用網(wǎng)絡進行流媒體視頻服務正在成為網(wǎng)絡應用的熱點。流媒體技術是在網(wǎng)絡上實時傳送多媒體數(shù)據(jù)的一種流式傳輸技術，傳統(tǒng)的基于客戶端/服務器架構的流媒體系統(tǒng)由于服務器帶寬和處理能力的限制導致其可擴展性極差。P2P(Peer-to-Peer)對等網(wǎng)絡技術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，由于每個節(jié)點都具有客戶端和服務器的功能，每個節(jié)點在從別的節(jié)點接收數(shù)據(jù)的同時還向其他節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣利用客戶端節(jié)點的上傳能力可以極大減輕數(shù)據(jù)源服務器的負擔，降低了對服務器的帶寬消耗。一般來說，P2P流媒體系統(tǒng)主要包括覆蓋網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)調(diào)度兩個方面。覆蓋網(wǎng)絡是建立在底層物理網(wǎng)絡之上由節(jié)點組成的應用層虛擬網(wǎng)絡，它主要負責指導每一個節(jié)點尋找自己可能的數(shù)據(jù)合作鄰居節(jié)點；數(shù)據(jù)調(diào)度主要負責在所建立的覆蓋網(wǎng)絡上有效的傳輸媒體數(shù)據(jù)，對于每一個節(jié)點來說就是確定從它的哪些鄰居節(jié)點請求哪些需要的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)調(diào)度算法是P2P流媒體系統(tǒng)的關鍵問題之一，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)動調(diào)度策略，每個節(jié)點根據(jù)鄰居節(jié)點的數(shù)據(jù)可用性信息顯式的向鄰居節(jié)點周期性請求它所缺少的數(shù)據(jù)片段；基于“推”模式的數(shù)據(jù)定制調(diào)度策略，每個節(jié)點根據(jù)鄰居節(jié)點的數(shù)據(jù)可用性信息向鄰居節(jié)點定制自己需要的數(shù)據(jù)，鄰居節(jié)點在收到新數(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。數(shù)據(jù)調(diào)度要解決的一個重要問題是由于節(jié)點的動態(tài)性導致服務器已分發(fā)的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中失效。理論上，服務器只需要對媒體數(shù)據(jù)的每一個數(shù)據(jù)塊向?qū)Φ染W(wǎng)絡中分發(fā)一次， 然后通過節(jié)點間的互相轉(zhuǎn)發(fā)就可以將該數(shù)據(jù)塊傳遞到所有需要的節(jié)點上。然而由于對等網(wǎng)絡節(jié)點的高度動態(tài)性，當節(jié)點離開系統(tǒng)時會造成其已經(jīng)緩存的數(shù)據(jù)在P2P網(wǎng)絡中失效，若這部分數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中的其它節(jié)點處沒有副本，當有節(jié)點需要該部分數(shù)據(jù)時服務器將不得不重新分發(fā)，造成不必要的服務器負載。解決數(shù)據(jù)失效目前常用的方法有網(wǎng)絡編碼方法，使節(jié)點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，即通過節(jié)點間數(shù)據(jù)備份降低數(shù)據(jù)失效的概率。網(wǎng)絡編碼的方法計算復雜度較高，在實際P2P流媒體系統(tǒng)中實用性不高；傳統(tǒng)數(shù)據(jù)備份方法多用于文件共享系統(tǒng)，出發(fā)點僅是增加文件在網(wǎng)絡中的副本數(shù)，沒有考慮進行數(shù)據(jù)備份時如何盡量降低網(wǎng)絡傳輸開銷，以免對節(jié)點間正常數(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器的負載，同時盡量降低數(shù)據(jù)備份時的網(wǎng)絡傳輸開銷，以減少備份時對節(jié)點間正常數(shù)據(jù)收發(fā)的影響，本發(fā)明提出一種基于網(wǎng)絡傳輸開銷的數(shù)據(jù)遷移方法。在該方法中，節(jié)點將自己緩存中的熱門數(shù)據(jù)主動發(fā)送到網(wǎng)絡中的穩(wěn)定節(jié)點進行備份，在選擇需要備份的數(shù)據(jù)時充分考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡開銷，優(yōu)先遷移開銷小的數(shù)據(jù)。具體描述如下，這里假設算法執(zhí)行節(jié)點為Pi 1)選擇要遷移的數(shù)據(jù)塊節(jié)點根據(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)塊被兩個以上鄰居節(jié)點需要時才能實現(xiàn)系統(tǒng)上行帶寬的放大，才有必要進行數(shù)據(jù)遷移。幻選擇目標節(jié)點為了降低數(shù)據(jù)遷移的網(wǎng)絡傳輸開銷，選擇遷移目標節(jié)點時將優(yōu)先選擇網(wǎng)絡傳輸開銷小的鄰居節(jié)點，網(wǎng)絡傳輸開銷用節(jié)點間傳輸開銷比描述。節(jié)點間傳輸開銷比表示節(jié)點間傳輸一個字節(jié)數(shù)據(jù)經(jīng)過的所有鏈路的傳輸開銷的相對大小。同時為了降低遷移數(shù)據(jù)再次失效的概率，將選擇在線時間更長的穩(wěn)定節(jié)點。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)點周期性地將自己緩存中的被更多鄰居節(jié)點所需求的熱門數(shù)據(jù)向網(wǎng)絡傳輸開銷小的穩(wěn)定鄰居節(jié)點進行遷移備份。本發(fā)明的優(yōu)點在于，通過增加數(shù)據(jù)的副本數(shù)目的方法來降低熱門數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中失效的概率，同時降低這種數(shù)據(jù)遷移對網(wǎng)絡造成的負擔。


圖1為本發(fā)明的數(shù)據(jù)遷移方法的一種實現(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施例。
具體實施例方式本發(fā)明提出一種基于網(wǎng)絡傳輸開銷的數(shù)據(jù)遷移方法。該方法首先遷移更多鄰居節(jié)點所需要的熱門數(shù)據(jù)，同時在遷移時充分考慮網(wǎng)絡傳輸開銷，優(yōu)先選擇傳輸開銷比小的鄰居節(jié)點作為遷移的目標節(jié)點。圖1顯示了為實現(xiàn)上述數(shù)據(jù)遷移采取的一種實現(xiàn)方法的流程(步驟1)節(jié)點統(tǒng)計自己緩存中已經(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)計算每個已存在數(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)塊隊列Qi^data；(步驟4)計算該節(jié)點自身與所有鄰居節(jié)點的傳輸開銷比，并將鄰居節(jié)點按照傳輸開銷比升序的順序排列形成隊列Qu eCT ；(步驟幻遷移節(jié)點從Quedata隊頭依次取出每個數(shù)據(jù)塊，將其遷移目標節(jié)點確定為從Qik^ct隊頭開始的節(jié)點，并更新自己的可用上行帶寬以及目標節(jié)點的可用緩存量；(步驟6)遷移節(jié)點判斷自己除了服務于其它節(jié)點的媒體數(shù)據(jù)請求外是否還有可用上行帶寬，若有則重復第( 步，直到?jīng)]有可用上行帶寬為止；若沒有則本周期遷移決策結束；(步驟7)遷移節(jié)點根據(jù)決策結果將對應的數(shù)據(jù)塊發(fā)送向相應的目標節(jié)點，遷移過程結束。
下面以舉例的方式結合圖2更詳細地介紹本發(fā)明的實施方式。圖2中，本發(fā)明的數(shù)據(jù)遷移算法的執(zhí)行節(jié)點為D，它的三個鄰居節(jié)點分別為A，B，C。假設執(zhí)行節(jié)點D的可用上行帶寬為3，即在本周期內(nèi)可遷移3個數(shù)據(jù)塊。同時假設鄰居節(jié)點C到執(zhí)行節(jié)點D經(jīng)過的所有中間鏈路傳輸單位字節(jié)數(shù)據(jù)的平均開銷最大，鄰居節(jié)點B到執(zhí)行節(jié)點D經(jīng)過的所有中間鏈路傳輸單位字節(jié)數(shù)據(jù)的平均開銷次之，鄰居節(jié)點A到執(zhí)行節(jié)點D經(jīng)過的所有中間鏈路傳輸單位字節(jié)數(shù)據(jù)的平均開銷最小，且鄰居節(jié)點A、B、C的平均在線時間近似相等。執(zhí)行節(jié)點D首先決定遷移自己緩存中100 109中哪三個數(shù)據(jù)塊。優(yōu)選地，執(zhí)行節(jié)點D的緩存中數(shù)據(jù)塊S的效用值的一種計算方法定義為
權利要求
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)點所需求的熱門數(shù)據(jù)塊作為要遷移的數(shù)據(jù)塊； 優(yōu)先選擇網(wǎng)絡傳輸開銷小的鄰居節(jié)點作為目標節(jié)點；以及將所述選擇的數(shù)據(jù)塊傳送到所述目標節(jié)點進行備份。
2.根據(jù)權利要求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)塊被多少個鄰居節(jié)點所需求，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)點所需求。
3.根據(jù)權利要求1的數(shù)據(jù)遷移方法，其特征是用節(jié)點間傳輸開銷比來描述網(wǎng)絡傳輸開銷，節(jié)點間傳輸開銷比表示連接兩個節(jié)點的中間鏈路用于傳輸一個字節(jié)數(shù)據(jù)的平均開銷， 節(jié)點間傳輸開銷比越小表示進行數(shù)據(jù)遷移的網(wǎng)絡傳輸開銷越小。
全文摘要
一種P2P流媒體系統(tǒng)中數(shù)據(jù)遷移方法，通過計算數(shù)據(jù)塊效用值和鄰居節(jié)點傳輸開銷比進行媒體數(shù)據(jù)在P2P網(wǎng)絡中的備份。本發(fā)明可以降低服務器已分發(fā)的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中由于節(jié)點的動態(tài)性而失效的概率，通過充分利用節(jié)點帶寬資源以降低服務器的負載，提高系統(tǒng)可擴展性。
文檔編號H04L29/08GK102571913SQ20111036952
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權日2010年12月8日
發(fā)明者任浩, 尤佳莉, 王勁林, 蘇杭 申請人:中國科學院聲學研究所