[发明专利]一种实现流媒体缓存置换的方法、设备及系统

说明书

技术领域

本发明涉及对等网络流媒体技术，特别涉及一种实现流媒体缓存置换的方法、设备及系统。

背景技术

对等网络(P2P，Peer to Peer)流媒体的应用是在P2P文件交换的基础上发展起来的，P2P文件交换是用户从服务器将需要的文件(如视频流媒体)进行下载，当文件下载完成后，用户就可以使用该文件，如观看下载的视频流媒体。而P2P流媒体技术的应用，可以使用户在观看视频流媒体(可以不是一个完整的视频流媒体)的同时，与观看该视频流媒体的其它用户之间进行资源共享利用，该用户可以从这些观看该视频流媒体的其它用户中同时下载该视频资源，实现边下载边播放。因此，相对于P2P文件交换技术，其资源利用效率更高，下载速度更快，而且，P2P流媒体技术，并不需要将一个文件全部完整的下载完成后才能供用户使用，用户可以一边播放一边下载；进一步地，P2P流媒体文件在播放完后，并不保存在电脑硬盘上，可以很好地保护流媒体播放内容的版权。

P2P流媒体技术作为因特网(Internet)上一种高效的流媒体服务技术，被众多的大学、科研院所以及公司等机构等采用，基于P2P流媒体技术，这些大学、科研院所以及公司提出了多种P2P流媒体系统设计方案，例如，CoopNet、PROMISE、P2Cast等P2P流媒体系统设计方案。下面对目前提出的三种基于P2P的流媒体系统作简要介绍。

第一种基于P2P的流媒体技术的系统为纯P2P流媒体系统，在该系统中，没有专用服务器，任何一个节点均可提供流媒体文件及内容(流媒体对象)，而流媒体文件的组织和查找可基于Pastry、Chord、CAN等传统P2P网络。其特点是，该系统的流媒体文件及内容源于不同的用户节点，不便于管理；而且，不同用户节点保存有不同的流媒体文件及内容，存在版权问题，因而不适合于用于商业模式。

第二种基于P2P的流媒体技术的系统为混合方式的P2P流媒体系统，在该系统中，设有专用的流媒体服务器提供流媒体文件及内容。因此，便于对流媒体文件及内容进行统一的管理，有利于版权保护，适用于商业模式。

第三种基于P2P的流媒体技术的系统为P2P流媒体组播系统，通过在P2P网络的对等节点上构建应用层组播树，用于传播实时流媒体内容。实际应用中，由于对等节点的性能、用户节点加入与退出的随机性以及流媒体服务质量(Qos，Quality of Service)要求等因素影响，P2P流媒体组播树的构建过程并不等同于一般的应用层组播。根据其服务模式及网络模型划分，目前的P2P流媒体组播系统模型又可以分为以下三类模型。

第一类模型：单多播树的视频流媒体网络模型，即单对多模式。适合实时的热点流媒体节目直播，是目前最为流行的技术方案，代表软件为ESM、ZigZag、DirectStream、P2Cast等。

第二类模型：多个多播树的视频流媒体网络模型。适合提供不同质量的视频流媒体节目，其视频流媒体对象可以从多个视频流媒体对象服务提供者获得，该模型稳定性高，实用性好，代表软件有PROMISE、CoopNet、GNUStream等。

第三类模型：基于网状结构的视频流媒体网络模型，是第一类模型和第二类模型的混合模型，通过缓存流媒体对象以服务其他节点，可以最大限度的利用网络节点的服务能力，进一步改进流媒体系统的稳定性和可用性，代表软件有DONet，PPLIVE等。

流媒体缓存技术的应用大大降低了流媒体服务器的负载，有效减少了Internet网络的数据传输量，因而，降低了用户可察觉的延迟、提高了可感知播放质量。实际应用中，通过提高流媒体缓存技术，可以进一步改进流媒体系统的稳定性和可用性，因此，下面对影响流媒体缓存效果的主要因素作简要介绍和分析。

(1)流媒体系统缓存空间。流媒体系统缓存空间对缓存效果有着直接的影响，当缓存空间有限时，所容纳的流媒体对象数就较少，需要进行更多的置换操作才能将需要的流媒体对象进行缓存，即需要不断将缓存的流媒体对象进行置换，以容纳新的流媒体对象，影响了缓存使用效率；当增大缓存空间时，所容纳的流媒体对象数也增多，可以在缓存中找到用户所请求流媒体对象的概率也随之增大，但同时，缓存空间的增大也会造成查找该流媒体对象缓存信息(如流媒体文件、内容、大小及其它记录信息)所需的时间增长，降低了系统的反应速度，同时增加了缓存设备硬件的投入，增加了成本。