基于p2p的互联网媒体内容分发系统的性能分析

《基于p2p的互联网媒体内容分发系统的性能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、基于P2P的互联网媒体内容分发系统的性能分析*熊庆昌，郑烇，吴刚（中国科学技术大学网络传播系统与控制联合实验室　合肥230027）摘　要本文对基于P2P的媒体内容分发网络进行研究，提出了一种基于特定性能指标的性能分析方法，分别在几种存储情况下讨论了系统的性能指标与各种主要配置因素之间的关系，从而找出各种影响系统性能的制约因素，得出分析结果。该分析方法同样适用于其他P2P内容分发网络。关键词　P2P；CDN；性能分析；命中率；吞吐量1　引言作为一个可运营的P2P媒体内容分发网络，其系统性能参数的评估是一个非常关键的问题。目前对于基于P2P的CDN已经开展了很多的研究工作，验证了这种结构对于系统

2、性能的提升能力。但是这些研究很少去系统地分析系统性能与其配置参数之间的制约关系，找出系统性能受限的各种瓶颈，因此很难对系统性能的提升以及内容部署算法的优化提出一些建设性的指导意见。在这个背景下，提出了一种简化的系统模型，讨论了在这种模型条件下系统性能指标与主要制约因素之间的关系。在此关注的主要系统性能指标有PN吞吐量、PN本地命中率和全网命中率。系统性能指标的制约因素主要有：边缘服务器的磁盘I/O带宽，边缘服务器的数量以及存储容量，边缘服务器之间的网络带宽，中心媒体服务器对外服务的能力等。本文讨论了各种情况系统性能参数指标与其制约因素之间的关系，给出了它们之间关系的公式推导，从理论上分析了系

3、统性能指标所能达到的上限。2系统模型如图1所示，经过简化的P2P媒体内容分发系统由一个虚拟内容服务器(VCS)、若干边缘缓存对等节点（PN)和边缘媒体流化服务器(MS)组成。VCS是内容运营商将内容推送到媒体分发网络中的推送设备，是系统中媒体内容的发布者，也是点播率较少的媒体内容的服务者。假设各个影片的热度已知，按照影片热度的高低将所有影片按照一定比例分为4类，分别为热门影片、较热门影片、一般影片和冷门影片。对于各类影片按照一定比例将其划分为片头和片尾两部分，MS存放部分影片的片头部分，PN则按照某种内容部署策略存放媒体内容片尾部分，所有PN之间相互协作，共享它们之间的存储资源，为MS提供内

4、容服务。为了简化起见，假设所有的PN是同构的，也就是说所有PN的各种性能参数以及其对应的MS的参数都是相同的，各个PN之间以及PN与VCS之间都存在有效传输带宽，并且所有PN之间的带宽相同。这种简化有助于分析P2P媒体内容分发网络的系统性能与系统规模的变化情况，探寻其内在规律和趋势，而不用关心一些细节问题。系统的主要配置参数如表1所示，由这些配置参数不难得出，所有影片的总大小A=H×3600×C/8，MS所存片头的数据量StoreHead=A×(Di×Pi)。3　系统性能与配置参数之间的关系本文所研究的系统性能指标主要有3个：PN本地命中率、全网命中率、PN吞吐量。PN本地命中率表示在用户向

5、MS请求的数据当中，能够从MS或与MS相连的本地PN得到的数据占全部用户请求数据的比例。全网命中率表示在用户向MS请求的数据当中，能够从MS或其他所有PN得到的数据占全部用户请求数据的比例。PN吞吐量表示PN可以向MS提供服务的带宽。根据PN存储空间可以采用以下3种不同的内容部署策略，具体情况如下。·情况1：所有PN的存储空间的总和小于存放所有影片片尾数据所需空间的总和。此时采用按热度比例存储，即各类影片的存储空间与其被点播概率成正比。此时，首先按照各类影片的被点播概率计算各类影片片尾数据在全网所占用的存储空间，然后将这些片尾数据均匀地分布到各个PN。·情况2：所有PN的存储空间的总和大于存

6、放所有影片片尾数据所需空间的总和，但是每个PN的存储空间小于存放所有影片片尾数据所需空间的总和。此时，首先存储所有影片的片尾数据，然后对剩余的存储空间按热度比例存储。·情况3：每个PN的存储空间大于存放所有影片片尾数据所需空间的总和。此时，在每一个PN中存储所有影片的片尾数据。以下将根据这3种情况分别讨论系统性能与主要配置参数之间的关系，找出制约系统性能的各种瓶颈，为系统性能的改进和提升提供指导。3.1　情况1性能分析在这种情况下，采用的是按热度比例存储的内容部署策略。按照各类影片被点播的概率大小，第i类影片片尾数据拥有的存储空间为PNStore×N×ORi。第i类影片片尾数据拥有的存储空间

7、与此类影片片尾总大小的比值如式（1）所示。（1）全网命中率与各种配置参数之间的关系当≥1时，全网存放了所有此类影片的片尾数据，因此全网命中率为1；当0<<1时，所有PN只存储了部分此类影片的片尾数据。各类影片的全网命中率以及所有影片的全网命中率分别如式（2）、（3）所示。（2）本地命中率与各种配置参数之间的关系当/N≥1时，该类影片的片尾数据在每个PN都能存放一份，因此该类影片的PN本地命中率为1；当0