時移電視集群系統(tǒng)緩存調(diào)度研究.pdf

1、隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的逐步推進，流媒體應(yīng)用獲得了廣泛關(guān)注。時移電視(Time-shifted TV)作為典型的流媒體業(yè)務(wù)，受到互聯(lián)網(wǎng)運營商以及廣播電視網(wǎng)運營商的青睞與關(guān)注，關(guān)于時移電視的研究具有學(xué)術(shù)意義與實用價值。時移電視是一種允許用戶在觀看電視直播的過程中進行暫停、快進、快退、跳轉(zhuǎn)等VCR操作的服務(wù)，具有數(shù)據(jù)量大、實時性要求高等特點，時移電視對網(wǎng)絡(luò)帶寬、存儲設(shè)備等資源的需求較高，而單臺

2、服務(wù)器的服務(wù)能力有限，在提供大規(guī)模并發(fā)服務(wù)時通常需要建造服務(wù)器集群系統(tǒng)。
　　 本文在國家863項目“上海高性能寬帶信息網(wǎng)”、國家廣電總局項目“海南雙向HFC實驗網(wǎng)絡(luò)”等課題的基礎(chǔ)上，圍繞時移電視集群系統(tǒng)的緩存調(diào)度展開深入研究，分別針對分布式存儲結(jié)構(gòu)的集群系統(tǒng)、共享存儲結(jié)構(gòu)的集群系統(tǒng)、大規(guī)模時移電視集群研究對應(yīng)的緩存調(diào)度方案，建立了緩存放置問題的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)系統(tǒng)特點和工程實踐提出相應(yīng)的緩存調(diào)度策略。
　　 本文的創(chuàng)

3、新工作簡要歸納如下：
　　 1.針對分布式存儲的時移電視集群系統(tǒng)的緩存放置問題，以降低用戶請求拒絕率為目標(biāo)建立了優(yōu)化模型，并提出了一種基于遺傳算法的緩存調(diào)度策略，策略結(jié)合基于流行度的隨機放置算法，并利用遺傳技術(shù)尋找最優(yōu)解，具有一定的自適應(yīng)學(xué)習(xí)能力。該策略可有效地降低集群系統(tǒng)的用戶請求拒絕率，對不同模式的用戶點播行為具有良好的適應(yīng)性。
　　 2.針對共享存儲結(jié)構(gòu)的時移電視集群系統(tǒng)存在的存儲子系統(tǒng)磁盤帶寬瓶頸，討論如何在服務(wù)

4、器上緩存熱門節(jié)目內(nèi)容的緩存放置問題，建立了時變流行度模型與多目標(biāo)優(yōu)化模型作為分析框架，提出了完整的緩存調(diào)度策略。該策略考慮了時移電視具有實時錄制、用戶點播行為隨時間變化等特點，包括分組復(fù)制算法、代價感知的最小負載優(yōu)先緩存放置算法和雙閾值動態(tài)調(diào)整算法，策略在調(diào)度過程中充分利用之前已經(jīng)緩存的節(jié)目副本來避免副本的創(chuàng)建和刪除，在保證系統(tǒng)實現(xiàn)負載平衡的同時降低了調(diào)度的部署代價，使緩存調(diào)度策略更適合于時移電視系統(tǒng)的工程應(yīng)用。
　　 3.時移

5、電視集群系統(tǒng)服務(wù)規(guī)模的擴大給緩存調(diào)度帶來了更大的難度，需要利用有限容量的內(nèi)存來降低磁盤帶寬消耗。針對大規(guī)模服務(wù)系統(tǒng)提出了一種協(xié)同緩存策略，以管理調(diào)度服務(wù)器為中心，結(jié)合接入控制、緩存管理等技術(shù)對集群內(nèi)所有媒體服務(wù)器的緩沖區(qū)協(xié)作管理，當(dāng)管理服務(wù)器收到一個用戶請求后，它會綜合考慮全局緩存情況來決定服務(wù)器任務(wù)，以此提高整個系統(tǒng)的緩存命中率。此外還針對時移電視支持VCR操作的特點，對協(xié)作緩存策略進行了擴展。試驗表明協(xié)作緩存策略可以有效地提高磁盤I