P2P-CDN视频点播系统中文件分片及数据预取策略研究

发布时间：2020-06-03 21:25

【摘要】：随着互联网快速发展和智能手机日渐普及,视频业务在网络流量中所占的比例日渐增长。视频业务主要包括视频直播与视频点播业务,其中视频点播业务是互联网最重要的流媒体业务之一。传统客户端/服务器(Client/Server,C/S)架构的视频点播系统中,由于视频点播用户急剧增加,导致中心服务器负担剧增,服务能力下降,严重限制了系统快速发展。近年来,内容分发网络(Content Delivery Network,CDN)技术与对等网络(Peer-to-Peer,P2P)技术相继被应用到视频点播系统中,很好地缓解了由于用户访问量过高导致的系统响应迟缓问题。但CDN技术存在着扩展性差、系统维护成本过高的问题,而P2P系统也存在节点管理困难等问题。为解决这些问题本文采用Spring Cloud微服务框架实现了一种基于P2P-CDN的视频点播系统,使系统实现复杂性降低、模块件通信健壮性更强。另外,该系统集成了P2P与CDN双方的技术长处,可以有效降低中心服务器的压力,使系统的扩展性得到提升。通过分类分析现有文件分片算法的优缺点,本文提出了可转换传输单元的等大小分片算法。该算法不仅保持了等大小分片算法的简单性,还具有根据网络状况改变分片传输单元的灵活性,保证分片在不同的网络环境中保持相对稳定的传输速度。实验结果表明,对比现有的典型分片算法,本文提出的分片算法可以保证较高的分片效率,同时能够很好适应不同的网络传输环境。为进一步提高系统整体性能,本文基于定位满意度对数据预取策略进行了优化,采用多属性决策(Multiple Attribute Decision Making,MADM)理论对预取数据块间隔(即锚点间隔)问题进行建模分析,利用TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)算法寻求MADM问题的最优解。通过对锚点策略的优化,得到了最优数据预取策略,我们将这种根据起播延时(delay)和定位满意度(satisfaction)计算得到的优化锚点(anchor)数据预取策略命名为DSA策略。通过对比实验证明,DSA策略可以保证较低的起播延时,利用较少的额外带宽,进一步提高定位满意度。由此表明,DSA策略在数据预取方面起到了很好的优化效果。
【图文】：

视频文件,样式,整型,文件

piece 数量 PN 整型无subpiece 大小 SS 整型字节subpiece 数量 SN 整型无chunk 填充数 CFN 整型 piecepiece 填充数 PFN 整型 subpiecesubpiece 填充信息 SFI map 无子文件最后一个subpiece 号SPN 整型无视频文件中包含多个 m3u8 文件和多个 ts 文件。如图 3.5 所示含一个 index.m3u8 文件和几个子文件夹。2 区域是 index.m3u8 的的相对路径以及分辨率等信息；3 区域为子文件夹 1 中的索引文明了该文件夹内每个 ts 小文件的相对路径以及时长；4 区域是子含一个 a.m3u8 文件和多个小视频文件；播放时按照 a.m3u8 文件频文件，组成一个完整的视频。

点播视频,节点,客户端,情况

对等节点 P2PC 首先获取到当前系统内可提供服务的视频列表，如图5.12 左图所示。然后用户从列表中选择自己喜欢的视频，如“曹操”进行播放，如图 5.12 右图所示为视频播放情况，P2PC 支持码率切换，可在观看过程中，切换视频码率进行播放。播放主界面下半部分会显示当前视频的基本信息、下载速度、连接信息。其中，连接信息展示当前正在为本节点提供分片服务的对等节点或者是 SSM 的信息。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN948.64

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