[发明专利]一种数字家庭中VOD客户端代理缓存服务器

说明书

技术领域

本发明属于数字家庭网络与多媒体技术领域，特别是涉及一种数字家庭媒体服务器设计的实现。

背景技术

Web缓存技术现在已经是不可或缺的网络技术之一，把被请求Web对象(如HTML页或图像)存储在远程服务器和客户端之间的代理服务器上，则随后的对该Web对象的重复请求，就能够直接从缓存得到服务，因而缩短了访问时间，节省了重要网络资源。为了改善流媒体的播放质量，我们也可以在靠近客户的一端引入代理缓存服务器，而且制定合适的代理缓存策略。代理服务器的缓存空间是有限的，当这个空间装满以后，必须把一些利用率低的数据移走，才能更好的提供服务。缓存的替换策略就是用来决定将哪些缓存移走，它的目标就是要更好的利用可用的空间资源。目前比较典型的替换策略有以下几种：

1)传统替换算法。最近最少使用算法，最近最多使用策略等，它们对于整体缓存是高效的，但也不同程度存在一个各自的缺陷。

2)基于最小缓存效用的策略。该算法引入了价值函数来衡量缓存效用，有效得调整了缓存分配，但是该函数的制定成了关键，需要进一步完善，要更充分得考虑各方面的因素。

3)基于传输成本的替换算法。其不足之处就是忽略了命中率，会造成后来不受用户欢迎的流媒体长期占用缓存，浪费了宝贵的缓存资源。

基于以上的研究本文提出了基于加权流行度的替换算法，制定了一种新的策略，致力于改进点播风暴所造成的网络拥塞和播放质量下降。

发明内容

针对以上的不足，本发明提出了一种数字家庭中VOD客户端代理缓存服务器、通过基于加权流行度的替换算法，解决点播风暴所造成的网络拥塞和播放质量下降。它包括RTP/RTSP客户端模块、调度模块、RTP/RTSP服务器模块和缓存管理模块四个模块。

RTP/RTSP客户端模块即代理服务器相对于远程服务器来说是客户，负责与媒体服务器(或上层代理)进行联系，将经RTP/RTSP服务器处理的用户请求转发给服务器，并为客户请求获取数据；RTP/RTSP服务器模块接收并处理来自客户的RTSP请求，判断对请求是转发还是直接服务；并在对需要转发的请求进行适当的头部转换后，通过RTP/RTSP客户模块进行转发；调度模块管理所有事件的整个队列；缓存管理模块将客户端请求的视频URL映射成为本地文件名，对磁盘空间进行管理，并负责通过适当的缓存置换策略为将要被缓存的内容分配空间。

缓存管理模块的缓存置换策略采用基于加权流行度的LFU缓存替换策略，节目的点击次数越多，点击频率越高，则节目的流行度就高，即节目的流行度与该节目的点击次数和点击频率成正比，且点击频率有更重要的权重。

所述基于加权流行度的LFU缓存替换策略的主要步骤包括：

1)当时间片T到来，新的媒体对象经过缓存代理时，首先对当前代理内的所有媒体对象统计其加权流行度，具体计算方法见技术方案；

2)然后重新排列媒体对象的优先级，根据优先级判断新的媒体的优先级是否高于缓存汇总媒体的最低优先级，如果低于缓存中媒体的最低优先级，则不缓存其前缀，由远程服务器直接提供服务，如果高于缓存中媒体的最低优先级，则将新的媒体对象的前缀替换出缓存中最低优先级的媒体的前缀，同时在硬盘中删除该最低优先级的后缀。这时缓存中的执行任务结束；

3)然后进入到了硬盘部分，首先比较硬盘中是否有比新的媒体对象优先级低的后缀，如果没有，那么停止缓存其后缀，剩下的部分交给远程服务器直接提供服务即可；

4)如果硬盘中有比新的媒体对象优先级低的后缀，则从硬盘中以新的媒体的后缀替换出最低优先级的媒体对象的后缀，然后判断这些高优先级的后缀是否都完全缓存了，如果不完全则回到步骤3)，如果完全则该新媒体完全由代理来提供服务。

所述定义局部加权流行度Pi的计算方法为：