P2P流媒体点播系统中基于用户行为特征的缓存策略

摘要

随着用户对流媒体需求的提高、用户数量的增加，传统的C/S架构模式很容易造成性能瓶颈，影响流媒体技术的进一步发展和广泛应用。传统缓存策略并没有将用户的行为考虑在内，为了更好地支持流媒体点播系统，本文在研究缓存策略时更多地从用户行为特点方面去考虑如何设计缓存策略，所以在新的缓存管理策略中，本文将用户的点播行为特点融入到缓存策略中，使得流媒体点播系统中数据的缓存更加合理，具体研究工作总结如下:
　　(1)介绍了P2P的概念和流媒体的基本概念之后，又介绍了影响视频流畅播放的几个因素。而由于缓存管理策略的不合理，造成了首启动播放延迟，网络抖动等现象。为了减少用户观看视频节目时的等待时间，让系统中的用户节点更加稳定地存在于系统中，需要设计可高效利用缓存空间的缓存策略。
　　(2)由于缓存空间中存储和替换数据块不合理，用户进行频繁地操作会更加影响缓存空间的频繁换进换出，这是因为没有有效地管理缓存空间。由于流媒体点播系统中用户的交互能力大大提高，传统的缓存算法并没有将这一因素考虑在内，因此本文在设计缓存策略时，在之前缓存策略的基础之上，着重考虑用户操作行为的特点。
　　(3)用户在流媒体点播系统中可以进行VCR（快进、快退和暂停等）操作，以及用户可随时加入或退出系统，这些都是研究用户行为特点的关键方面。本文在深入分析这些因素的基础上，提出了数据块的流行度和供求值的概念，基于数据块的流行度和供求值而提出了相应的缓存替换策略。
　　(4)由于现实环境比较复杂，为了验证本文所提出的基于用户行为特征的缓存策略是否合理，本文采用现下比较流行的仿真软件进行验证，实验得出的结论是基于用户行为特征的缓存策略整体上是优于传统策略的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 P2P流媒体系统缓存研究现状

1．3 研究目的及主要内容

1．4 论文结构安排

第二章 P2P流媒体技术概述

2．1 P2P技术概述

2．1．1 概念

2．1．2 P2P模式与C／S模式的比较

2．1．3 P2P的网络拓扑结构

2．2 P2P流媒体技术概述

2．3 流媒体的播放方式

2．3．1 单播方式

2．3．2 组播方式

2．4 P2P技术的实际应用

2．4．1 视频直播

2．4．2 视频点播

2．5 本章小结

第三章 P2P流媒体点播系统中的缓存策略

3．1 缓存技术简介

3．2 影响视频连续播放的几个因素

3．2．1 首启动播放延迟

3．2．2 快进快退延迟

3．2．3 网络抖动

3．2．4 服务器负载

3．3 基于P2P的流媒体系统数据缓存策略

3．3．1 P2P流媒体系统中缓存管理的重要性

3．3．2 传统缓存替换策略

3．4 缓存策略分析

3．5 本章小结

第四章 基于用户行为特征的缓存策略

4．1 流媒体系统中用户行为的研究

4．2 数据块的流行度

4．3 基于用户行为特征的缓存机制

4．3．1 流媒体点播系统的网络结构

4．3．2 流媒体点播系统流程

4．3．3 缓存空间设置

4．4 数据块的预取和保留

4．5 数据块的供求值和流行度

4．5．1 传统缓存替换策路

4．5．2 基于供求值和流行度替换策略

4．5．3 算法流程图

4．6 本章小结

第五章 仿真实验与结果

5．1 引言

5．2 仿真平台介绍

5．2．1 NS2仿真过程

5．2．2 网络拓扑的构建

5．2．3 仿真及实现

5．3 实验结果分析

5．3．1 首启动播放延迟

5．3．2 播放连续度

5．3．3 服务器负载

5．4 本章总结

第六章 总结及展望

6．1 总结

6．2 未来研究方向

参考文献

在校期间科研成果和参加的科研项目

致谢