基于指数分段的流媒体代理缓存算法研究

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1、基于指数分段的流媒体代理缓存算法研究体文件，只要获得其部分内容即可开始播放【l】。浏览网络多媒体文件的途径存在两种：流媒体访问和http访问。在http访问方式中，所有内容全部下载完之后用户才能观看。在流媒体访问方式中，用户可以边接收媒体数据边观看媒体内容。相比http访问方式，使用流媒体访问方式的用户不需要经历长时间的下载等待，也不需要提供存储网络多媒体文件的空间流媒体技术的发展和逐步成熟，使得在Internet上开展了各种流媒体应用，如VOD(VideoOnDemand)、IPTV(InternetPr

2、otocolTelevision)、远程教育和视频会议等，而且这些应用已经越来越流行。流媒体传输具有实时性、高速性、高宽带性的特点。然而，由于现有的网络主要是为传输非实时数据而建立的，延迟、抖动和包丢失等问题普遍存在，网络传输质量常常不能满足流媒体应用的需求，影响了流媒体传输的性能，造成用户可感知质量的降低。而且目前网络带宽的增长速度跟不上流媒体应用的增长速度，网络资源的紧张和流媒体的广泛应用之间的矛盾日益严重，如何在Internet中有效地传输流媒体成为了近年来网络应用的研究热点。为了提供较高的流媒体服务

3、质量，必须解决以下三个问题心1：(1)大量用户访问会造成流媒体服务器过载；(2)网络拥塞造成的播放质量下降；(3)网络传输距离和经过不同网络路径造成的用户启动延迟。在以往的解决办法中，互联网服务提供商多利用镜像服务器提高系统的服务能力。但镜像服务器并不考虑用户的访问行为(如访问频率和媒体的流行性)，多次复制非热门数据浪费了服务器系统的存储资源。流媒体代理缓存技术能有效解决上述问题。它通过在骨干网络的边缘靠近用户的代理服务器上部署代理缓存系统，来缓存热门节目的部分或全部数据，为后续的用户请求提供服务，其重要作

4、用表现在阻3：(1)代理缓存承担了一部分访问负载，有效降低了对流媒体服务器的访问负载，减少了服务器的带宽资源消耗，使服务器可以为更多用户提供服务；(2)代理缓存位于Internet边缘，一般设置在离终端用户很近的位置，利用缓存数据服务用户，可节约从服务器到代理缓存之间的主干网络资源：(3)利用代理缓存内容直接服务用户，可降低用户的启动延迟；(4)代理缓存可以有效地提高流媒体服务器的鲁棒性。因此，流媒体代理缓存是解决目前网络带宽资源不足与流媒体应用对网络带宽高需求之间的矛盾，降低用户的播放启动延迟，提高播放质

5、量的重要技术。研究流媒体代理缓存技术，对于推动流媒体应用具有重要意义。1．3国内外研究现状基于代理服务器的缓存技术主要分为以下七个研究方向：2硕士学位论文(1)流媒体缓存系统结构：研究代理服务器如何按层次、部署和混合组织等问题。(2)缓存策略：研究如何缓存、在哪里缓存，缓存什么等问题。(3)替换算法：替换算法与缓存策略有很大关系，由于Web缓存技术是在计算机三层结构、分布式系统缓存的基础上发展起来的，替换算法的研究是根据Web缓存对象的内在属性异同研究出新的算法。(4)流调度技术：在代理服务器根据客户的请求

6、对媒体流进行统一调度，达到节约网络带宽资源。(5)预取技术：研究代理服务器什么时候从Web服务器或其它的代理服务服务器预取什么，以便降低将来的访问延迟。．(6)缓存一致性：研究代理服务器缓存的数据如何与源服务器数据保持一致的问题。(7)动态数据缓存：研究代理服务器如何缓存经常变化的动态数据(如天气预报、财经信息、从数据库检索的信息等)问题。由于流媒体的固有属性，主要研究前五个方向。1．3．1流媒体缓存系统结构的研究流媒体缓存系统结构方面的研究主要集中在做为缓存的代理服务器应该如何组织，包括缓存系统结构是采用

7、什么样的层次、分布式或混合结构等问题。Acharya，Smith等提出了一种合作缓存cahing视频服务器MiddleMan结构H1。该结构将一组代理服务器连接成一个LAN，通过合作缓存视频文件，MiddleMan可以聚合成一个很大的缓存空间，而参与这种结构的每一个Proxy只有很少的负荷。文中用一个500客户的校园网形成一个MiddleMan集群作为例子：每台机在分配100M的存储空间做为缓存存储器，整个系统就可以获得50G的Cache容量。MiddleMan结构如图1．2所示共享。协调器(Coordin

8、ator)保持记录了每个代理服务器缓存的视频文件。当用户请求某个Video对象时，协调器就根据保持的记录将请求重定向到某个代理服务器或者源服务器。Machine2图1．1MiddleMan体系结构‘43基于指数分段的流媒体代理缓存算法研究Tran，Hua等提出了将一种称为Caching代理的服务器分布在网络中，构成一个虚拟骨干(VirtualBackbone)网络的方案哺1。这个骨干网可以是ISP的网络，也可以是