基于用户行为的P2P流媒体点播缓存管理机制研究

摘要

近年来随着互联网的普及和高速宽带网络的不断发展，人们越来越倾向于在互联网上观看自己喜爱的视频节目，目前这已经成为一种非常流行的趋势。与传统技术相比，P2P流媒体点播技术利用网络中各个用户的存储、带宽等资源，使其在用户规模不断扩大的情况下依然能保证较高的传输性能和服务质量。得益于这一巨大优势，P2P流媒体点播技术正被各大视频提供商所广泛采纳。然而，在具有VCR功能的P2P流媒体点播系统中，用户行为的随机性和随意性在一定程度上会影响用户的点播体验。因此，如何合理高效地利用节点的缓存空间来改善系统服务质量，提升用户体验度是值得深入研究的关键问题。 本文针对P2P流媒体点播系统中的数据预取策略、副本复制策略及缓存替换策略分别进行了深入研究，主要的研究工作如下： （1）通过对用户点播行为的深入分析，提出了一种基于片段关联性的数据预取方法。该方法结合了现有策略的优点，综合考虑了视频片段间的关联性和用户发生VCR操作后的跳转满意度，根据片段关联度算法计算不同片段间的关联性大小，最后筛选出与当前播放片段关联性最大的视频片段进行预取。从而有效地降低了用户在交互过程中产生的拖动时延，改善了用户观看体验。 （2）在深入分析与研究了用户访问行为特点的基础上，设计了一种基于动态流行度的副本缓存方法。首先，考虑到视频流行度的波动性特点，提出了动态流行度的概念，通过周期性统计视频流行度的变化情况，将有着不同流行度走势的视频进行分类，计算它们各自合适的副本比例。当节点缓存空间已满时，根据视频冗余指数筛选出需被替换掉的缓存数据，进一步提高了节点的缓存命中率和上传带宽利用率，同时减小了服务器的负载压力。 （3）利用 PeerSim对数据预取方法和副本缓存方法进行了相关的仿真验证。仿真结果表明基于片段关联性的数据预取方法能有效减小用户的拖动时延，提升系统稳定性，而基于动态流行度的副本缓存方法在降低服务器负载，提高节点缓存命中率方面拥有较好的性能。最后，本文在实验室环境下实现了一个P2P流媒体点播原型系统。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究内容

1.4 论文的组织结构

第二章 相关理论方法及模型

2.1 P2P网络概述

2.2 缓存管理策略

2.3 P2P-VoD中用户行为分析

2.4 P2P VoD系统模型

2.5本章小结

第三章 基于片段关联性的数据预取方法

3.1引言

3.2 片段关联性

3.3 基于片段关联性的预取方法

3.4 仿真实验与结果分析

3.5 本章小结

第四章 基于动态流行度的副本缓存方法

4.1引言

4.2基于动态流行度的副本缓存方法

4.3仿真实验与分析

4.4本章小结

第五章 P2P流媒体点播缓存管理机制实证研究

5.1系统工作流程

5.2缓存管理机制模块说明

5.3系统运行实例分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间的主要研究成果