[发明专利]P2P流媒体点播系统中基于淘汰指数的节点缓存替换方法

说明书

本发明公开了P2P流媒体点播系统中基于淘汰指数的节点缓存替换方法，该方法实现了P2P流媒体系统中高效的缓存替换。首先，当播放的过的视频块从当前普通节点的播放区移除到普通区时，如果普通区已满，则依次计算视频的反馈数值、视频点播需求的可用值、修正因子，并基于反馈机制，计算淘汰指数；如果当前视频的淘汰指数最大则删除该视频块，否则计算最大淘汰指数视频中每一个视频块的缓存价值，删除价值最小的视频块。实施结果表明，本发明所设计的方法可以有效地降低热门视频的冗余副本，并将它们替换为冷门视频的副本，增加了冷门视频在P2P点播系统的副本数量，从而有效降低了服务器压力，提高了节点的缓存利用率。

技术领域

本发明涉及一种P2P流媒体点播系统中基于淘汰指数的节点缓存替换方法，属于多媒体通信技术领域。

背景技术

随着宽带带宽的升级和互联网的飞速发展、软硬件的不断升级、流媒体的技术快速发展，流媒体服务凭借其良好的娱乐性和社交性受到越来越多的网民欢迎。流媒体技术的进步与发展使得网民在观看视频前，只需要经过短暂的等待之后，即可以一边下载一边观看欣赏所点播的视频节目，从而无须再等到整个视频节目全部下载完毕。显然，流媒体技术给人们欣赏视频节目带来了更好的观看体验。由于对等网络(Peer to Peer，简称P2P)流媒体点播系统具有较好的可扩展性，学术界和工业界的研究人员以及工程师对其进行了深入的研究和研发。目前，基于P2P的流媒体点播系统已经在技术上实现了一定的突破，在国内外取得了丰硕的成果。在P2P网络中，每个节点是对等的，每一个节点可作为客户端(Client)向服务器或者向其他的节点获取视频资源，同时也可作为服务端(Server)给其他对等的节点提供自身节点含有的视频资源。在网络中，每个节点贡献出自己的上行带宽和内存中存储的视频资源，从而使得网络中节点对服务器视频流的需求大大降低，减轻了服务器的负担。

在P2P流媒体点播系统中，流媒体资源都是被分为若干固定大小的分块在对等节点之间相互传输的。每个视频资源的数据块被分享的热度都是有差异的，需要针对数据块缓存提出的分段缓存替换方法，现有主流方法可以分为三种：(1)基于访问时间的缓存替换方法。该方法的主要思想是根据缓存数据的访问时间来选择缓存内容。其中，最近最少使用方法(Least Recently Used，简称LRU)是最典型的一种；(2)基于概率的缓存替换方法。缓存数据的访问频率是该类方法确定缓存的准则。最少使用缓存替换方法(LeastFrequently Used，简称LFU)是该类方法的典型代表；(3)基于访问时间和访问频率的缓存替换方法。其中，最近最小频率的缓存方法(Least Recently Frequently Used，简称LRFU)是最具有代表性的一种。由于以上三种方法只是单独考虑单个节点的缓存替换，缺乏对整个系统的网络状态和其它节点的缓存信息的考虑，因此，现有的P2P流媒体系统在节点缓存管理方法上还存在着一些局限性，值得进一步的研究和改进。

发明内容

本发明目的在于提出一种P2P流媒体点播系统中基于淘汰指数的节点缓存替换方法，解决节点缓存局限性问题。

本发明实现上述目的的技术解决方案是：P2P流媒体点播系统中基于淘汰指数的节点缓存替换方法，其特征在于，所述节点缓存替换方法包括：

步骤1：当刚播放过的视频块S_mp从当前普通节点的播放区移除到普通区时，判断普通区满载状态；如果普通区未满，则视频块S_mp存入普通区，否则执行步骤2，其中所述视频块S_mp指视频m的第p块；

步骤2：从服务器获取视频块S_mp所属视频m在当前时刻t的淘汰指数EI_m(t)，同时获取普通节点普通区中已缓存的每个视频i在当前时刻t的淘汰指数EI_i(t)，选出其中淘汰指数最大的视频，并表示为视频n，i为任意整数；

步骤3：比对淘汰指数，若视屏m的淘汰指数大于视频n的淘汰指数，则从普通节点的缓存中删除视频块S_mp，否则执行步骤4；