[发明专利]一种基于P2P的视频数据分发与存储系统

权利要求书

1.一种基于P2P的视频数据分发与存储系统，其特征在于,包括：源服务器、索引服务器、管理服务器以及多个用户节点；

所述源服务器包括数据分割单元、编码单元和数据包分发单元；所述数据分割单元将视频文件分割为多个数据块，每个数据块分成多个数据单元；所述编码单元采用等比率编码对被请求的至少两个数据单元进行编码形成编码数据包；所述数据包分发单元将所述编码数据包发送至请求的用户节点；

所述管理服务器包括BT网络管理单元、带宽管理单元以及缓存管理单元；所述BT网络管理单元采用BT网络机制协调所述用户节点间的数据包的分发，在所述BT网络管理单元中，所述BT网络机制采用有向图模型来表示，所述有向图模型中的变量存在如下的约束关系:

∑_i≠1∑_j≠1|t_ij|＝L_max；

t_ij表示用户节点i和j的传输流量信息，u_i表示用户节点i的上传流量信息，v_ij为各用户节点i和j的传输速度信息，L_max为系统中所有用户节点的总传输流量，B_max为用户节点i的带宽；

所述带宽管理单元根据数据单元对在系统中的请求率分配带宽，假设数据单元对q，k的热度为p_q,k，请求率为λ_q，k，所述热度p_q,k表示数据单元对q，k在总请求次数中所占的比例；数据单元q的码率恒定为r_q，记为时刻t且t0时数据单元对q，k的请求带宽，其期望为:

令符号B_q,k表示底层BT网络所有邻居用户节点可提供的数据单元对q，k的上传带宽，若说明系统中的终端用户节点缓存了过多的数据单元对q，k；若说明数据单元对q，k的部分请求需要接入到源服务器；

记其中，K为输入数据单元的个数；

定义数据单元对q，k的请求比A_q,k为:

或

所述缓存管理单元通过管理拷贝数与用户节点缓存空间的比，从而使BT网络缓存达到高利用率，假设每个用户节点缓存空间大小为dc，位于同一底层P2P网络的用户节点数为Nc，则BT网络总的存储空间大小为dc·Nc；记数据单元对q，k在BT网络中的拷贝总数为n_q,k,当拷贝数n_q,k与dc·Nc的关系满足下式时，BT网络缓存达到高利用率：

其中，A_q,k为数据单元对q，k的请求比；

所述索引服务器包括用户节点索引单元和存储索引单元；所述用户节点索引单元采用多线程技术，与每一个用户节点建立连接；

所述存储索引单元采用比较有效值的策略，通过找到邻居用户节点中有效值最小的数据单元进行预存，源服务器存储视频文件的状态为S(T)＝(n1(t)，n2(t)，n3(t)，…，nm(t))，m为所述视频文件包括的数据块的数目，ni(t)是存储有用户节点i的用户节点集；

在时间段[t，t+θ]内，存储有用户节点i的用户节点集ni(t)离开的概率为定义该时间段内缓冲区中用户节点有效值为：用户节点i的访问概率是则此用户节点i在整个系统的有效值表示为：用户节点i通过找到邻居用户节点j中有效值最小的数据块进行选择预存；

所述用户节点向所述源服务器发送数据请求，获得编码数据包，解码所述编码数据包得到并存储所述至少两个数据单元，采用等比率再编码对每个数据单元进行再编码后发送给邻居用户节点。

2.根据权利要求1所述的视频数据分发与存储系统，其特征在于，当所述编码单元收到用户节点i的数据请求包后，读取被请求的数据单元km和kn，编码生成编码数据包y_i发给所述用户节点i，y_i＝α_ikmkm+α_iknkn；其中，α_ikm和α_ikn为编码系数；

所述用户节点i解码所述编码数据包y_i，存储解码后的数据单元km和kn，恢复成原始数据块；当邻居用户节点j向所述用户节点i发出数据请求包，同样请求数据单元km和kn时，所述用户节点i将所述数据单元km和kn再编码形成编码数据包y_j，y_j＝y_i＝α_ikmkm+α_iknkn,并向邻居用户节点j发送所述编码数据包y_j。