[发明专利]一种云环境视频直播服务的请求路由方法

说明书

技术领域

本发明属于互联网中的云计算视频直播系统资源分配领域，特别涉及一种云环境视频直播服务的请求路由方法。

背景技术

随着核心网络与用户接入网络速度的迅速提高，实时流媒体已经变成了在线大规模视频直播的主要手段之一。云计算环境可为实时流媒体直播提供平台，具有较强的适应性与可扩展性。

云环境中的数据中心通常分布在一片较大的地理区域内。终端用户可从各个数据中心中获取实时流媒体数据，而不是直接从源服务器中获取数据。这种方式可以有效的避免网络拥塞与源服务器过载。

在基于云环境的实时流媒体直播系统中，英特网内容提供商(ICPs,Internet Content Providers)将实时视频进行采集、编码、与压缩等处理，并将视频流媒体数据传输给核心服务器(core server)。核心服务器再通过云提供商的覆盖网络(该覆盖网络既可以是专用线路，也可以是公共线路)将这些数据分发到各个地区的数据中心中。来自不同地区的终端用户向云提供商发起视频请求，并通过请求路由(RR,Request Routing)技术被重定向到某个边缘服务器中。

云服务提供商所面对的一个核心问题，是如何设计合理的请求路由策略，以使得其能够获得尽可能高的经济利益，并在此同时保证系统性能较好。在传统基于Web的应用中已经存在一些请求路由策略，这些策略有很多都具有动态性(称为自适应的请求路由策略)，因为动态的请求路由策略可以更合理的利用有限的资源。但是，这些基于Web的动态请求路由策略无法直接移植到视频流媒体直播环境。究其原因，在于：(1)在视频直播应用中，终端用户在系统的驻留时间比在传统Web应用中的驻留时间长的多，通常是几个量级的差距。在整个观看过程中，终端用户都要占据着服务器资源与网络资源。(2)一旦终端用户开始从某个数据中心接收数据，该终端用户就不能被随意的重定向到其它数据中心，因为这个过程通常会导致视频播放的中断，进而影响用户体验。

另一方面，非自适应请求路由策略(又称为静态路由请求策略)也具有较大局限性。因为静态请求策略必须考虑到系统的“最差情形”。但是，“最差情形”并不一定会经常出现，而“最差情形”下的最优静态路由请求策略，在“通常情形”中的实际性能可能会有下降，即它不是“通常情形”下的最优策略。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种云环境视频直播服务的请求路由方法，可应用于基于云平台的大型分布式视频直播系统中，有效降低云运营商的运营成本，提高资源利用率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种云环境视频直播服务的请求路由方法，包括如下步骤：

步骤(1)，采集云计算系统中各个数据中心的状态信息，并计算数据中心的服务器CPU负载；

步骤(2)，建立请求路由的效用函数以及约束条件，并建立请求路由优化问题；

步骤(3)，根据历史数据，估计用户数量参数，并划分区间；

步骤(4)，应用动态请求路由算法，计算得到各个阶段的请求路由策略。

所述步骤(1)中状态信息包括：

地区i终端用户所占总用户数量的比例

数据中心j的背景负载λ_j；

数据中心j当前可用网络带宽能支持的用户数B_j；

数据中心j当前正在使用视频服务的终端用户数量x_j；

所述数据中心的服务器CPU负载计算公式为：

其中，j表示数据中心编号，表示数据中心j的服务器CPU负载，ι_j表示每个用户所占用的CPU的量。

所述步骤(2)中效用函数为所述约束条件包括服务能力约束、带宽约束以及流量守恒约束，

在服务能力约束条件下，

在带宽约束条件下，

在流量守恒约束约束条件下，

请求路由优化问题

其中，N为终端用户总数，f_ij为请求路由策略，即地区i的用户有f_ij％被数据中心j服务，Π(d_ij)为当i地区的用户被数据中心j服务且延迟为d_ij时的收入，c_j为地区j单位网络带宽的租用成本，th_j为一事先规定的阈值，th_j≤1。