【摘要】：視頻緩存系統(tǒng)是在線流媒體系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。緩存服務(wù)器通常就近設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)邊緣直接向用戶提供視頻數(shù)據(jù),緩解帶寬壓力并提高用戶觀看體驗。緩存算法是決定緩存服務(wù)性能的關(guān)鍵因素之一,它們衡量不同視頻塊的重要性并優(yōu)先緩存最重要的數(shù)據(jù)。由于簡單有效,LFU和LRU緩存算法在實際視頻點播系統(tǒng)中依舊被廣泛采用。他們都將用戶的歷史數(shù)據(jù)訪問簡單地看作將來的數(shù)據(jù)請求,分別用已發(fā)生的請求次數(shù)(LFU)和已發(fā)生的最近一次請求時間(LRU)衡量一個視頻塊的重要性。但是,對于視頻訪問這種流式服務(wù)來說,在線用戶通常不會觀看他們已看過的視頻塊,按照現(xiàn)有算法,視頻塊的歷史訪問次數(shù)或時間其實不能真實和準(zhǔn)確反映數(shù)據(jù)塊的將來重要性。具體來說,LFU按照視頻數(shù)據(jù)塊的流行度緩存數(shù)據(jù)的做法,只能抓住大時間尺度上的緩存機(jī)會,LRU按照已發(fā)生的最近次請求時間試圖在小時間尺度上緩存數(shù)據(jù)的做法,不可能取得理想效果。實際上,處于不同觀看進(jìn)度的在線用戶通常會以很大概率觀看后續(xù)視頻塊。這一獨(dú)特視角為優(yōu)化緩存性能打開了新的空間,即通過同時結(jié)合在線用戶和離線用戶(即將觀看)的觀看需求,準(zhǔn)確評估視頻塊重要性,提升緩存性能。但是,由于在線/離線用戶的隨機(jī)離開/到達(dá),如何刻畫和結(jié)合在線/離線用戶的觀看需求,設(shè)計更加高效的緩存算法,是一個有重要理論和實際意義且充滿挑戰(zhàn)的問題。為此,本文提出了基于視頻塊請求時間的緩存優(yōu)化調(diào)度算法。其核心思想是,根據(jù)在線用戶的真實的后續(xù)觀看需求和離線用戶的統(tǒng)計的觀看需求,估算一個視頻數(shù)據(jù)塊的下次請求時間,以衡量視頻數(shù)據(jù)塊的重要性;進(jìn)一步,按照(現(xiàn)有)最優(yōu)緩存算法思想,優(yōu)先緩存下次請求時間最近的視頻塊,實現(xiàn)緩存的優(yōu)化調(diào)度�；趯嶋H業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的仿真表明,本文提出的算法能夠同時在大時間尺度和小時間尺度上抓住可利用的緩存機(jī)會,大幅度調(diào)高緩存效率。具體來說,本文的貢獻(xiàn)如下。(1)提出了視頻塊下次請求時間的計算模型,以準(zhǔn)確評估視頻塊的重要性。模型同時刻畫和結(jié)合在線/離線用戶的觀看需求,能夠以更細(xì)的粒度準(zhǔn)確衡量視頻塊的重要性,為實現(xiàn)高效緩存奠定了基礎(chǔ)。(2)設(shè)計實現(xiàn)了基于視頻塊下次請求時間的緩存算法,以實現(xiàn)高效緩存調(diào)度。算法實時計算視頻塊的下次請求時間,并基于最優(yōu)緩存調(diào)度思想,優(yōu)先緩存下次請求時間最近的視頻塊。(3)完成了基于實際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的大規(guī)模算法仿真。數(shù)值結(jié)果表明,本算法能顯著提高緩存命中率,比LFU和LRU的緩存命中率提升34.8%和212%。
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圖２－１集中式視頻點播系統(tǒng)架構(gòu)逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ邋ｖｉｄｅｏ邋ｏｎ邋ｄｅｍａｎｄ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ逡逑圖２－１為集中式視頻點播系統(tǒng)的架構(gòu)圖。集中式的視頻點播系統(tǒng)架構(gòu)通常包括逡逑中心節(jié)點、邊緣節(jié)點和用戶。逡逑中心節(jié)點通常是視頻源服務(wù)器，負(fù)責(zé)所有視頻文件的存儲和管理。邊緣節(jié)點逡逑７逡逑

資源等）為其他的節(jié)點提供服務(wù)，能夠有效地減小集中式視頻點播系統(tǒng)中視頻源服逡逑務(wù)器的工作負(fù)載和存儲壓力。逡逑如圖２－２所示，，Ｐ２Ｐ視頻點播系統(tǒng)工作時，每個用戶（ｐｅｅｒ節(jié)點）需要向服務(wù)逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN919.8

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王一;視頻點播系統(tǒng)用戶生命周期和視頻活躍期的研究[D];北京交通大學(xué);2018年

本文編號：2606522