[发明专利]一种CDN-P2P混合架构下效用最优协同缓存管理方法

权利要求书

1.一种CDN-P2P混合架构下效用最优协同缓存管理方法，其特征在于，该方法首先构建一个超级节点群；其次，根据ISPs域间的资源供需关系，基于全局效用值构建相应数学模型，并利用资源分配贪心算法对模型进行优化；最后，基于效用最优模型设计一个协同缓存管理方法；

所述的超级节点群，是将超级节点间的网络时延作为两节点间距离，超级节点基于就近原则组建超级节点群，群内超级节点互为邻居节点，每个超级节点都维护着一组邻居超级节点信息，且节点间的共享区域是相对透明的，超级节点可以从其邻居节点的共享区获取视频资源，构建超级节点群的具体步骤如下：

1-1)开始；

1-2)计算普通节点i的能力值Ability_i；

1-3)按照能力值Ability_i降序排列节点，得到一个有序的节点列表order Su PeerList；

1-4)将列表order Su Peer List靠前的个节点标记为超级节点，标记符号SP flag＝1，其中Numsp表示超级节点数量，N表示节点总数量，其中表示超级节点占比，且

1-5)每个超级节点k₁发送检测包到其他超级节点，得到传输时延小于δ的超级节点列表order Peer Rtt Dist，对列表按照时延升序排序；δ表示所能接受的最大时延；

1-6)顺序查询列表order Peer Rtt Dist中是否存在超级节点k_sp所在群的大小是否小于τ；若是，则超级节点k₁加入k_sp所在群；否则，超级节点k₁建立一个新的群；其中τ表示超级节点群最大节点数量；

1-7)结束；

所述的数学模型，是根据ISPs域间的供需关系，建立相应的数学模型，为保证ISP域请求资源的效用最优，通过资源分配贪心算法对模型进行优化，数学模型表达式为：

上述公式(1)中，Q_v表示所缺目标资源，q_i,v∈{0,1}，t_ω表示链路代价；

所述的资源分配贪心算法，是设置获取资源优先级路径，优先从邻居ISP域的超级节点群获取资源，其次从CDN节点获取资源，具体包括如下步骤：

2-1)开始；

2-2)初始化效用值Utility，t₁，t₂，t₃，t₄(t₁,t₂,t₃,t₄∈t_ω)；

2-3)获取ISP域所缺目标资源Q_v；

2-4)获取邻居ISPs列表信息，对每个邻居ISP域执行步骤2-5)-步骤2-7)；

2-5)判断超级节点群是否存在Q_v中资源，若否，执行步骤6)，若是，更新Q_v和Utility，判断Q_v是否为空，若是，则执行步骤2-8)，否则，执行步骤2-6)；

2-6)判断CDN节点是否存在Q_v中资源，若否，执行步骤2-7)，若是，更新Q_v和Utility，判断Q_v是否为空，若是则执行步骤2-8)，若否，执行步骤2-7)；

2-7)判断CDN节点的邻居节点是否存在Q_v中资源，若否，执行步骤2-8)，若是，更新Q_v和Utility；

2-8)结束；

所述的协同缓存管理方法，包括超级节点群内超级节点的协同缓存方式、超级节点群和CDNs节点的协同缓存方式和缓存替换方法；

所述的超级节点群内超级节点的协同缓存方式，是将每个超级节点群看成一个整体，群内节点可进行资源共享，并且群内节点通过缓存不同的视频资源，可在有限的容量中存储更多的视频资源；

所述的超级节点群与CDNs节点的协同缓存方式，是将目标资源按照流行度分为流行资源和次流行资源，优先将流行资源存储在靠近用户侧的超级节点群中，其次将次流行资源存储在CDNs节点；

所述的缓存替换方法，具体包括如下步骤：

3-1)开始；

3-2)判断当前节点是否拥有足够带宽，若否，则执行步骤3-5)，否则，判断该节点磁盘容量是否足够，若是，则直接缓存该资源，否则，执行步骤3-3)-步骤3-4)；

3-3)计算磁盘中视频资源的能量值Energy_v，并按照能量值对视频资源进行降序排序；

3-4)待缓存视频资源与能量值最小的视频资源替换；

3-5)结束。