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P2P VoD 资源路由查找算法研究

P2P VoD 资源路由查找算法研究. 姓 名： 刘永鹏 专 业： 计算机应用 指导老师：王宗敏 教授 李润知 讲师. 1. 课题研究背景及研究现状. 2. 3. 报告提纲. 本文的主要工作. 下一步主要工作. 课题研究背景. 从 2004 年开始，基于 P2P 的网络视频服务逐渐 流行， 出现了大量的商用直播系统，如 Cool streaming 、 GridMedia 、 PPLive 、 PPStream 等 。

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P2P VoD 资源路由查找算法研究

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Presentation Transcript

  1. P2P VoD资源路由查找算法研究 姓 名： 刘永鹏 专 业： 计算机应用 指导老师：王宗敏 教授 李润知 讲师

  2. 1 课题研究背景及研究现状 2 3 报告提纲 本文的主要工作 下一步主要工作

  3. 课题研究背景 • 从2004年开始，基于P2P的网络视频服务逐渐流行，出现了大量的商用直播系统，如Cool streaming、GridMedia、PPLive、PPStream等。 • 2008年左右，P2P技术在流媒体直播中取得巨大的成功，工业界和学术界将注意力转向另一种更具挑战的视频业务，P2P视频点播服务（P2P VoD）。

  4. 视频点播应用现状 • 思科的统计数据显示2012年90％互联网流量来自视频。 • 2012年，VoD视频点播次数会达到每月70亿次以上。

  5. 视频应用网站

  6. P2P技术在视频应用中的优势 • P2P 技术的优势 • 视频应用服务的特点 • 耗带宽 • 高存储 • 高实时性 分散带宽 节省费用 提高扩展性

  7. P2P VoD应用面临的挑战 • 点播的最大特点在于用户可以随意跳转，即从当前位置跳转到前面或者后面进行观看。 • 但是应用P2P技术后带来了挑战，如节点跳转到新位置,当前邻居节点很可能没有所需数据，造成了邻居节点的失效。 • 因此，如何快速高效地查找到合适的邻居节点来提供数据，是P2P VoD应用面临的挑战。

  8. 国内外研究现状 • 采用分布式哈希表DHT（文献[1, 2, 3]），网络开销大。 • Wang Dan等人提出了一种动态跳跃表( DSL )的结构，将观看同一视频片段的节点映射成表中的节点。通过DSL链表确定资源。 • Cheng Ben等人提出了一种环形的结构，其中每个节点维持一个同心环，并根据该结构提出快速定位资源的方案。 • InstantLeap将视频流沿着时间轴划分成若干个片段，将观看相同片段的节点看成一个组，通过该结构实现数据发现。 • Zhang Qian等将有相似兴趣点的节点聚簇，利用节点之间的兴趣相似性，缩短资源查找的时延。 • 研究总结： • 根据前人的研究发现，他们都是在查找模型上做了大量的设计和创新，将P2P VoD松散的网络组织成某种结构，在此基础上实现查找。所以本文沿用这一思想，经过反复的论证后提出了一种可行的双层覆盖网结构的查找模型。

  9. 主要工作 • 本文设计了一个双层结构的查找模型。 • 根据模型，提出了基于索引路由表的资源查找算法。 • 论述了算法的理论分析和动态调整策略。

  10. 第一部分双层覆盖网结构的查找模型

  11. P2P VoD排队服务模型

  12. 双层结构查找模型描述（一） • 节点加入到VoD系统是由一个启动引导服务器引导实现的。 • 启动引导服务器是系统的全局计时器标准，每隔一个时间单位T生成一个播放簇。 • 节点加入系统时，首先向启动引导服务器发送加入请求。启动引导服务器根据节点到达时间划分P2P VoD网络，即分配一个簇关键字，和有相同关键字的簇邻居节点。 • 把同一时间段T内到达的所有节点称作一个播放簇。 • P2P VoD系统中观看同一部影片的所有节点，按照其到达系统的时间被划分成了多个簇。

  13. 假设一部影片的时长为Tm，系统按照T的时间间隔划分到达系统的节点，则系统中会有Tm/T个覆盖网络。假设一部影片的时长为Tm，系统按照T的时间间隔划分到达系统的节点，则系统中会有Tm/T个覆盖网络。

  14. 播放位置近似的覆盖网结构优点 • 提高数据分发的效率 • 同一个播放簇内节点之间的播放位置，在整个影片播放过程中始终保持接近。 • 节点缓存的数据在短时间内会以极大的概率被其邻居节点使用。 • 最大化节点之间的服务时间 • 例如：P1，P3间的同步在线时间远大于P1与P18节点间的同步时间，因此P1选择P3作为视频源比选择P18有更长的服务时间保证。

  15. 内部结构松散，更加适用于节点的动态性 • 基于邻居列表，播放簇内部是松散的网状结构，当发现某个邻居失效时，可从列表中另选节点。 • 相比树型转发结构，维护的开销大大降低，而且可靠性仍能保证。

  16. 双层结构查找模型（二） • 上层设计分布式的簇首索引覆盖网

  17. 从每个播放簇中选出一个簇首节点 • 为保证每个播放簇的簇首节点的稳定，随机的选择簇内其他节点作为候选簇首节点。 • 每个播放簇分配一个关键字Key • 播放簇自产生起，关键字保持唯一不变。 • 相邻两个播放簇间的关键字相差一个单位，例如若到达时刻为0T – 1T、1T – 2T之间的连个播放簇的关键字分别为Key1、Key2，则Key2 – Key1 = 1。

  18. 簇首节点维护邻居簇首列表，指向关键字最接近自身的前一个播放簇与后一个播放簇，即上层覆盖网形成以关键字大小排列的双向链表。簇首节点维护邻居簇首列表，指向关键字最接近自身的前一个播放簇与后一个播放簇，即上层覆盖网形成以关键字大小排列的双向链表。

  19. 创新点 • 二层簇首索引覆盖网的创新点： • 播放同一部影片的所有节点，播放速率恒定，节点在没跳转或者暂停操作的条件下，各播放簇间的播放位置相对距离保持恒定，因此能保证二次索引结构的稳定性，即保证查找的正确性。 • 引入簇关键字，将查找时间点转换成查找播放簇，增大查找成功的效率。 • 减低节点资源发布产生的网络开销。

  20. 第二部分查找路由表

  21. 查找路由表 • 查找路由表结构 • 查找路由表分为左邻居和右邻居两项。 • 每项又有索引关键字、目标关键字和邻居簇首节点信息三部分组成。 • 查找路由表按照簇关键字记录节点信息，其中的第i项记录关键字为Key2(i-1)（i=1、2、3，0N）的播放簇簇首节点的地址及其他信息。

  22. 查找路由表格式举例 • 簇首节点P11的查找路由表

  23. 查找路由表 • 查找路由表的初始化。 • 查找路由表规则的维护更新。 • 由于簇首节点动态改变，需要及时更新路由表。

  24. 第三部分查找过程及算法

  25. 跨簇查找查找过程

  26. 参数设置 • 播放时间点t，目标播放时间点当前播放簇的起始时间点，其中t。为两个播放点间的时间差。 • 为两播放簇簇关键字之差，目标播放簇的簇关键词。 • 关键参数计算 • =-，=，=+

  27. 簇内查找过程 播放簇 P1 P5 P10 P4 P2 P11 P9 P3 P6 P13 P12 P7 P8

  28. 路由表查找算法:

  29. 下一步工作 • 对相关算法的设计评价指标和做对比实验 • 将通过模拟实验，与InstantLeap，RINDY，DSL方法作对比。 • 理论分析与评价算法性能。

  30. 参考文献 • [1] N. Vratonjic, P. Gupta, N. Knezevic, et al. Enabling DVD-like Features in P2P Video-on-Demand Systems[C]. In Proc. of the SIGCOMM Peer-to-Peer Streaming and IP-TV Workshop, August 2007. • [2] W. Yiu, X. Jin, and S.H. Chan. VMesh: Distributed Segment Storage for Peer-to-Peer Interactive Video Streaming[C]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Special Issue on Advances in Peer-to-Peer Streaming Systems, 25(9):1717 – 1731, December 2007. • [3] Z. Yin and H. Jin. DHT Based Collaborative Multimedia Streaming and Caching Service[C]. In Proc. of the IEEE International Region 10 Conference, November 2005. • [4] D. Wang and J. Liu. A Dynamic Skip List-Based Overlay for On-Demand Media Streaming with VCR Interactions[J]. IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, 19(4):503-514, April 2008. • [5] Cheng Bin, Jin Hai, and Liao Xiao-fei. Supporting VCR functions in p2p VoD services using ring-assisted overlays[C]. Proceedings of IEEE ICC, 2007, 1698-1703. • [6] QiuXuan-jia, Wu Chuan, Lin Xiao-la, et al. Instantleap: Fast neighbor discovery in p2p VoD streaming[C]. Proceedings of NOSSDAV, 2009, 19-24. • [7] H. Guo, J. Liu, Z. Wang. Frequency-Aware Indexing for Peer-to-Peer On-Demand Video Streaming[C]. Proceedings of IEEE ICC, 2010, 1-5. • [8] Cheng Bin, Jin Hai, and Liao Xiao-fei. Supporting VCR functions in p2p VoD services using ring-assisted overlays[C]. Proceedings of IEEE ICC, 2007, 1698-1703. • [9] Di Wu, Y. Liu and K. Ross. Queuing Network Models for Multi-Channel P2P Live[C]. In Proc. of IEEE INFOCOM, 2009, 73 – 81.

  31. 谢谢各位老师和同学 欢迎各位老师和同学指导与指正

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