[发明专利]一种基于地面移动多媒体广播多媒体数据广播分发系统缓存管理的一种方法

说明书

1、技术领域

本发明涉及广播通信领域，适用于地面移动多媒体广播(DAB/TMMB)系统，用于地面移动多媒体广播数据广播分发大容量多媒体数据内容数据请求及响应处理，针对移动互联网内容在广播或通信物理传输数据服务端的响应性能。

2、背景技术

作为一种新媒体的地面移动多媒体广播系统，移动互联网应用(WEB服务)是适应社会发展，体现科技进步的产物，它是一种新的广播系统。

在地面数字多媒体广播系统中，业务的开展形式多种多样，包括：视频、音频、股票、交通信息、视音频网站推送等业务需同步到统一数据广播分发系统，分别对全业务运营的网络载体进行分发，响应用户交互请求，合理动态分配用户需求数据，海量数据对流交互，以最优网络状态策略分发到地面广播网络，数据广播分发系统缓存管理尤为重要，提高网络有效宽带利用率及用户体验满意度。

数据分发系统缓存管理实现了移动互联网内核WEB服务。数据分发系统采用一种非对称多线程流水结构(Asymmetric Muti-Threads Pipeline)来实现请求任务内并发处理。针对这一结构特点，提出并采用了独立的缓存管理机制和更优的淘汰策略来实现数据分发系统的Web对象缓存管理。如附图1所示。

使其更适合在移动互联网接入及分发平台下，较大负载的服务环境。数据分发系统在负载更重的情形下，性能提高更明显，服务质量更好。

3、发明内容

本发明提供一种基于地面移动多媒体广播数据广播分发系统。在此方法中，缓存的结构实现和淘汰策略，采用独立的缓存机制，在内存中划分一片内存由自己单独管理来实现缓存，同时在传统的互联网服务器策略LRU淘汰策略的基础之上综合了Web对象的大小和被访问的频率，提出了S-FLRU淘汰策略，并采用多级S-FLRU实现了数据广播分发系统的淘汰策略。

(1)根据HTTP请求中静态请求占很高的比例，采用高效缓存减少磁盘I/O引起的阻塞；其次，使用多线程模式，提高处理的并行性，充分发挥数据广播分发系统的性能；最后，在内核缓存提供服务，减少数据拷贝和系统调用的开销；

(2)S-FLRU策略：假设在数据广播分发系统Cache中有N个Web对象，同时对于任意对象i其大小为Si。假设在k期间内，在Cache中对象集合用C(k)表示，用ik表示在k期间内被访问到的对象i，如果ik在Cache中，则访问命中；如果没有在Cache中，则我们必须淘汰一些对象以容纳ik。假设，N≥0表示为了容纳ikCache除开已有空间还需要的空间。我们引进一个变量Vi，如果我们要淘汰对象i，则将Vi置为1；如果要保留对象i，则将Vi置为0(只有在Cache中的对象才有相应的Vi变量与之对应)。我们假定ΔTik表示对象i在k阶段自上一次被访问到当前被访问之间的时间差，所以1/ΔTik表示对象被访问的频率。当淘汰时，理想方法是淘汰这样一组Web对象，要求其满足大小之和等于或大于N的条件下，被访问频率累计和达到最小，所以有以下模型：

该模型是一个求最小值的背包问题，准确的说，要放在背包中的对象正是我们要从Cache中淘汰的对象。在这个模型中与背包问题中价值与重量比对应的是：(1/ΔTik)/S(即淘汰对象，最好是被访问频率小，又是文件大的web对象)。本文采用贪心法对Cache中的所以对象按Si*ΔTik大小按升序排列后得到：S₁*ΔT_1k≤S₂*ΔT_2k≤...≤S_|c(k)|*ΔT_|c(k)|k

在淘汰时可以从具有最大值的对象开始依次淘汰直到有足够的空间容纳新的对象。称这种综合访问频率和文件大小的淘汰策略为S-FLRU。

在实现该淘汰策略时，考虑到数据广播分发系统采用非对称多线程流水结构，为了使淘汰对象的选取不成为系统的瓶颈和进一步提高并行性，采用了多个S-FLRU对列并行实现淘汰策略。根据文件大小对S-FLRU队列进行分级，当一个新对象进入缓存中时，根据其大小在相应S-FLRU队列中选择被淘汰的对象进行淘汰。这种实现方式克服了在采用单个LRU链的情况下，由于LRU是临界资源而导致许多另外的进程排队等待操作LRU的缺点，显示随着用户对移动互联网请求，Web Server的负载增加，多S-FLRU队列表现出明显的优势。

(3)为了能在处理请求时迅速的通过查找得到该请求所访问的对象是否在缓存中，采用了Hash链表查找，其结构图如图2所示。