能使P2P流媒体系统中数据发布源快速切换的方法

摘要

一种能使P2P流媒体系统中数据发布源快速切换的方法，包括步骤：1、过程建模，通过对本质特性与关键参数的分析给数据源切换过程建立数学模型，从而将源切换问题形式化为一个数学优化问题，然后推导出此数学优化问题的最优解；2、环境分析，分析实际网络环境与理论模型之间的差异，调整最优解；3、数据调度，每个结点获取其邻居结点的数据可用性信息，从相应邻居结点获取数据分片；4、结束，当结点的源切换过程完成后，终止整个过程。本发明与现有技术相比，该方法是低开销与纯分布式的，每个结点独立地启动并执行该方法，并且执行所依赖的仅仅是本地信息；它能显著地加快源切换过程、减少源切换时间，并且对于规模越大的系统其优势越明显。

主权项

1.一种能使P2P流媒体系统中数据发布源快速切换的方法，其特征是包括步骤：(1)过程建模，通过对本质特性与关键参数的分析给数据源切换过程建立数学模型，从而将源切换问题形式化为一个数学优化问题，然后推导出此数学优化问题的最优解；(2)环境分析，分析实际网络环境与理论模型之间的差异，调整最优解；(3)数据调度和获取，每个结点获取其邻居结点的数据可用性信息，从相应邻居结点获取数据分片；(4)结束，当结点的源切换过程完成后，终止整个过程；所述步骤(1)中，节点每当收集到来自旧发布源S₁的Q个连续的数据分片时就播放S₁，但是为启动新发布源S₂的播放需要获取Q_S个数据分片；在现有的P2P流媒体系统中，Q_S通常要比Q大很多以保证S₂的平滑启动；当前结点的总输入带宽I被分配到I₁、I₂两个部分，以分别获取来自S₁、S₂的数据分片；I₁、I₂由源切换算法动态分配；I₁、I₂是分配用来获取来自S₁、S₂的数据分片的输入带宽；则源切换问题可以被形式化成如下所示的数学优化问题：优化目标：最小化T₂；限制条件：即得不等式：该式可改写为：——式1，式1的数学解为I₁≥r₁或I₁≤r₁′，其中而r₁′＜0，因此I₁≥r₁是式1的唯一合理解；为实现最小化T₂的优化目标，应使I₁＝r₁，I₂＝r₂＝I-r₁，即是源切换问题的理论最优解；所述T₁是获取到来自S₁的所有数据分片的预期时间、T₁′是完成S₁播放的预期时间、T₂是获取到来自S₂的最初Q_S个数据分片的预期时间、Q₁是指来自S₁的数据 分片还有Q₁个尚未获取；上述参数的定义如下：S₁：旧发布源；S₂：新发布源；Q：每当收集到来自S₁的Q个连续的数据分片时，就播放S₁；Q₁：来自S₁的数据分片还有Q₁个尚未获取；Q_S：为启动S₂的播放所需获取的数据分片总数；Q₂：为启动S₂的播放，还差Q₂个数据分片尚未获取，初始时，Q₂＝Q_S；P：每秒播放的数据分片数目；   当前结点的总输入带宽，I是以每秒的输入数据分片数目来衡量的，它是一I：  个常数；I₁：分配用来获取来自S₁的数据分片的输入带宽，I₁是动态调整的；I₂：分配用来获取来自S₂的数据分片的输入带宽，I₂是动态调整的；T₁：获取到来自S₁的所有数据分片的预期时间；T₁′：完成S₁播放的预期时间；T₂：获取到来自S₂的最初Q_S个数据分片的预期时间，所述步骤(2)中调整最优解采用能趋近理论最优解的算法：设本地结点有n个邻居：N₁、N₂、N₃、N₄……Nn，各个邻居的输出带宽分别是o₁、o₂、o₃、o₄……On；O₁是针对源S₁的总输出带宽，O₂是针对源S₂的总输出带宽，所述数学优化问题可进一步归结为：优化目标：最小化T₂；限制条件：所述理论最优解I₁＝r₁、I₂＝r₂仅 当r₁≤O₁、r₂≤O₂时才成立，因此，当r₁＞O₁或r₂＞O₂时，优化的目标为最大化本地结点的输入吞吐量，从而现实环境下的源切换问题的最优解是：情形1：当r₁≤O₁且r₂≤O₂时，I₁＝r₁、I₂＝r₂情形2：当r₁≤O₁且r₂＞O₂时，I₁＝min(O₁，I-O₂)、I₂＝r₂情形3：当r₁＞O₁且r₂≤O₂时，I₁＝r₁、I₂＝min(I-O₁，O₂)情形4：当r₁＞O₁且r₂＞O₂时，I₁＝O₁、I₂＝O₂，所述步骤(3)的数据调度和获取过程是所述O₁和O₂，从数据分片的微观角度来看，是两个集合O₁和O₂，其中|O₁|＝O₁，|O₂|＝O₂；集合O₁和O₂中的数据分片都按照获取优先权降序排列；先得出每个数据分片的获取优先权，再用快速源切换算法就能计算出集合O₁和O₂从而安排数据分片的获取过程，数据分片按优先权降序排列，设其排列形如D₁，D₂，…，D_m，通常来自源S₁和源S₂的数据分片在这个序列中是交错排列的；对一个数据分片D_i来说，可能有多个邻居能提供D_i，试图尽早取得高优先权的数据分片的调度算法是，计算出集合O₁和O₂之后，I₁和I₂的计算按照所述的最优解的4种情形之一来计算，得出I₁和I₂后，获取O₁和O₂中的前I₁和I₂个数据分片。