流媒体服务器缓存技术研究.pdf

摘要随着网络技术的飞速发展,流媒体技术得到广泛应用,���������系统是典型代表。由于文件巨大、交互性强等特点,流媒体应用对网络带宽和磁盘�疧带宽要求很高。为解决这些问题,缓存技术被引入流媒体系统。以往的缓存研究大都集中于代理缓存。代理缓存中,系统存在大缓存空间,缓存目的在于降低整个系统的主干网负载。近年来,网络带宽得到较大扩展,而磁盘�疧带宽的提高却相对缓慢,故磁盘�疧带宽已成为流媒体系统的主要瓶颈,在集群系统中更为突出。本文重点研究如何在缓存空间�诖孀试�有限的条件下高效缓存磁盘媒体数据,从而缓解磁盘��带宽瓶颈。现代��低炒蠖贾С諺�操作,但以往的缓存研究工作大都回避这个问题,因此本文另一个研究重点是如何使缓存算法更好地支持��僮鳎�云�更好地应用于现代��低场�本文采用内存为缓存资源,研究支持��僮鞯牧髅教寤捍嫠惴āT诜治�用户访问行为的基础上,将流行度概念引入到文件内部,对文件进行定长分段预处理,在更小的尺度考查流行度,以文件段为粒度进行文件缓存和替换。将统计窗的概念引入缓存管理,采用固定的用户访问流量作为统计窗口,周期性地管理缓存的流媒体数据,并将前缀缓存和变长缓存策略引入统计窗内的缓存控锘�,提高统计窗缓存算法的性能。采用实际点播数据进行的仿真研究表明:在��僮飨拢�臣拼盎捍嫠惴ǖ男阅茉队庞诙ǔし侄嗡惴ā⒅甘�侄嗡惴ê���指数分段算法,使用��%文件总大小的缓存空间即可降低�%的磁盘�痮流量;在连续点播的假设下,本算法的性能也比以上几种算法好。由于缓存架构的相似性,本文将统计窗缓存算法扩展到代理缓存。仿真研究表明:统计窗缓存算法同样适用于具有大缓存空间的代理服务器架构。无论是��悴ィ�故橇��悴ィ�啾扔谄渌�惴ǎ�臣拼盎捍嫠惴ň�薪虾眯阅堋�此外,本文提出滑动统计窗缓存算法,采用滑动窗口估计流行度,可更准确地实时反映文件段的当前流行度,且具有和统计窗缓存算法一样的优越性能。关键词:��臣拼胺侄位捍嬷芷诨捍姹涑せ捍��
嘤烈吉\��作者签名:垡�堪�溯阵��阳中国科学技术大学学位论文原创性和授权使用声明作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权,即:文。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。
流媒体缓存概述实时的、无需下载等待的方式进行播放。流媒体数据支持采用流式传输及播放的数据格式。流式传输方式是将动画、视音频等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包,由视频服务器向用户计算机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中,用户不必像非流式播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看到当中的内容,而是只需经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户的终端上利用相应的播放器或其它的硬件对压缩的动画、视音频等流式多媒体文件解压后进行播放和观看,多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。与“下载一播放�绞较啾龋�С帧笆凳辈シ拧钡牧髅教宸�窬哂幸韵掠诺悖���韵低郴捍嫒萘康男枨蟠蟠蠼档停�獯蟠蠼档土髅教宸�穸钥突Ф说囊�求,利于推广。流媒体业务的服务方式决定其具有下述特点���—�����募�薮螅捍�车耐�持挥屑竗�郊窶�涣髅教逦募�ざ纫话阄<�分钟到几个小时,假设文件采用���编码,码率为��疭,那么文件大小将在几百�到几�之间。对于支持高清格式的流媒体,文件将更大。���硇枨蟠螅河捎诜窍略夭シ牛��粤髅教逭加猛�绱�碛肫洳シ怕肼�基本相同,因此需要几十��到几��。的终止。现代流媒体系统一般都支持��僮鳎�刺�!⒃萃!⒖旖�⒖焱说龋���僮魇沽髅教宸�竦慕换バ愿�俊G拷换バ允橇髅教宸�褡钔怀龅奶氐恪�这些特点使得流媒体应用存在极强的访问局部性。流媒体的访问局部性不仅体现在文件之间,还体现在文件内部,即不同文件的不同部分被访问的可能性差异极大。基于这些特点,各种新奇的缓存算法不断被提出。它们基于不同视角缓存流媒体对象,最大程度地提高流媒体服务器的整体性能和用户的������一用户体验质量����.�低臣芄���低呈橇髅教逵τ玫牡湫痛�恚�疚慕�訴�系统为代表展开讨论。流媒体文件巨大,为了实时传输媒体数据,服务器需要大量网络带宽和磁盘�疧带宽。部署在广域网上的媒体系统常常受制于网络状况,为减少主干网的网络��舳�邮倍即蠓�鹊厮醵蹋���换バ郧浚毫髅教宄中�奔涑ぃ�萃臣疲��サ挠没У悴セ岜挥没Ч��������第�滦髀������。�