一種iptv中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理方法及系統的製作方法

2023-04-28 11:08:31 1

專利名稱：一種iptv 中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理方法及系統，屬於多媒體技術領域。
背景技術：
流媒體是指採用流式的方式傳輸和播放多媒體文件的媒體格式，可使視多媒體數據通過網絡以實時的、無需下載等待的方式進行播放。流媒體應用已經成為當今^ternet 的一項主流應用，在服務過程中，對系統存儲系統10、計算能力、網絡輸出IO能力等方面都有很高要求，同時由於節目熱度原因，對於文件分布方式以及系統存儲容量均有高要求。在網絡擁塞情況下，極易由於網絡延時和抖動而影響對用戶的服務感受。因此，對於流媒體服務來說，有限的資源和流媒體應用的需求矛盾日益突出。IPTV又叫IP電視，是利用寬帶IP網絡的基礎設施，以家用電視機或電腦作為主要終端電器，基於IP協議來傳送數位電視信號，提供包括數位電視節目在內的多種數字媒體服務。為了緩解有限的資源和流媒體應用需求的矛盾，一種方法是採用緩存的方式。流媒體中使用緩存，主要是考慮到在緩存空間足夠時，可以通過將前面已經讀取到緩存空間的數據，儘量保持下來，以便在將來有新用戶需要讀取這段數據時，不需要再次從存儲系統中讀取，從而降低存儲系統的IO壓力，同時降低對應用程式的響應時間。協作緩存就是採用伺服器集群技術，既多個伺服器通過區域網連接，協同對客戶機的請求進行處理，特別是通過相互間對不同節目的分工服務和不同用戶組的協作服務，將每臺服務系統的能力儘量發揮到較高水平。現有的協作緩存主要是通過重定向來實現的，採用的緩存管理算法有全文緩存、 分段緩存和間隔緩存等。以緩存協作的方式實現視頻點播方法和系統的現有技術主要包括以下兩種方法第一種方法採用重定向的方法在各個伺服器間的協作，單個伺服器的緩存算法是間隔緩存。但該方法的本地伺服器的請求接入方式未從整個集群角度考慮，造成系統的緩存命中率低；單純的應用重定向技術，沒有對集群進行統一的管理，不能實現負載均衡，並且，頻繁的重定向處理過程可能會造成伺服器間網絡瓶頸；間隔緩存對VCR的支持較差，易造成系統的動蕩。第二種方法的用戶通過網絡向系統請求數據，由伺服器集群的接入控制系統決定是否要接入該用戶請求；如果接入該用戶請求，接入控制系統分配為該用戶服務的伺服器， 並由緩存系統查詢本地緩存來提供服務；如果本地未緩存有請求數據，則通過本地伺服器群中其他伺服器上的空閒緩存的協作緩存實現視頻點播；如果在緩存中不存在用戶請求的數據時，由緩存向後端文件系統請求數據；如後端文件系統也不存在所請求數據，由遠端伺服器提供數據；最後遠端伺服器通過協作緩存向用戶提供流媒體數據服務。但該方法的接入控制系統分配任務與不是以伺服器中是否存在用戶請求數據的緩存為依據，而是先將請求分配給某伺服器再查詢本地和異地是否緩存這部分數據，這樣，必然造成服務過程中的不必要的查詢，降低系統性能；緩存間的協作本質上仍是重定向；未採用適合協作緩存的緩存算法，協作的效率低。

發明內容
本發明提供了一種IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理方法及系統，用於解決現有的協作緩存技術中存在的系統性能和協作效率較低、以及當有用戶離開或進行VCR操作會造成資源消耗和系統動蕩的問題。本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理方法，包括接入控制節點統計生成伺服器集群的服務狀態和負載狀況信息，建立負載狀況表；當用戶請求達到時，接入控制節點根據已有信息確定用戶請求數據的緩存是否命中以及在哪個緩存節點中命中；如果命中，則將用戶請求分配給命中的緩存節點，並且將後續請求轉發到該緩存節點；若未命中，則接入控制節點查找所述負載狀況表，並將請求調度到當前負載最輕的一臺緩存節點，該緩存節點從伺服器的磁碟中獲取相應的數據進行緩存並向用戶提供服務；接入控制節點將用戶請求分配給預定伺服器後，該伺服器對用戶請求進行服務， 並構建共用緩存，採用大雨傘算法管理緩存；若在服務過程中，用戶進行VCR操作或離開後使得共用緩存發生改變，則由接入控制節點進行全局調度，或該伺服器向其它伺服器上的緩存板查詢，若能與其他緩存節點上的已有緩存形成共用緩存，則動態遷移服務到該緩存節點。一種IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理系統，包括負載狀況表建立單元，用於統計生成伺服器集群的服務狀態和負載狀況信息，建立負載狀況表；命中確定單元，用於當用戶請求達到時，根據已有信息確定用戶請求數據的緩存是否命中以及在哪個緩存節點中命中；緩存節點分配單元，用於如果命中，則將用戶請求分配給命中的緩存節點，並且將後續請求轉發到該緩存節點；若未命中，則查找所述負載狀況表，並將請求調度到當前負載最輕的一臺緩存節點，該緩存節點從伺服器的磁碟中獲取相應的數據進行緩存並向用戶提供服務；管理緩存單元，用於將用戶請求分配給預定伺服器後，該伺服器對用戶請求進行服務，並構建共用緩存，採用大雨傘算法管理緩存；動態遷移單元，用於若在服務過程中，用戶進行VCR操作或離開後使得共用緩存發生改變，則進行全局調度，或該伺服器向其它伺服器上的緩存板查詢，若能與其他緩存節點上的已有緩存形成共用緩存，則動態遷移服務到該緩存節點。本發明的有益效果本發明方案中通過協作緩存與大雨傘緩存算法的結合，使用戶聚合，可以顯著降低IO負載，增大系統的最大並發能力；根據集群中各伺服器的緩存信息和負載信息來調度任務以及在服務過程中採用動態遷移用戶的策略，可以提高緩存效率，增強系統的服務能力；本發明中的接入控制策略可以實現各個伺服器間的負載均衡。


圖1為本發明的具體實施方式
提供的大雨傘法原理示意圖；圖2為本發明的具體實施方式
提供的對大雨傘算法的相同序列採用間隔緩存的示意圖；圖3為本發明的具體實施方式
提供的大雨傘算法中因用戶集中度的變化而進行的調整示意圖；圖4為本發明的具體實施方式
提供的IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理方法的集群結構示意圖；圖5為本發明的具體實施方式
提供的接入控制節點結構示意圖；圖6為本發明的具體實施方式
提供的IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理方法的流程示意圖；圖7為本發明的具體實施方式
提供的遷移服務的流程示意圖；圖8為本發明的具體實施方式
提供的IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理系統的結構示意圖。
具體實施例方式本具體實施方式
在單伺服器中採用大雨傘算法，下面對其原理及功能進行介紹。如附圖1所示，在考慮很多人觀看同一部影片時，按照其到達時間的先後順序，這裡寫作A、B、C、D、E和F，若不考慮緩存共用，則一般情況下需要給上述6個用戶，每人分配一塊緩存區域，用於存儲讀取(預讀取)的數據；而考慮到每個用戶(如A用戶)所分配的數據塊，其本身是可以服務一段時間的，比如10秒鐘，若其他用戶(如B或E)訪問該影片的數據偏移地址在10秒鐘之內，則可以讓A用戶的數據塊同時給B和E用戶服務；超過該時段的用戶(如F)，則另行開闢一段新的緩存用戶。這個算法就如下雨天，如果A用戶打傘要到一個地方去，則A可以用這把傘協助其他用戶與其一起離開。與大雨傘算法最接近的緩存算法是間隔緩存，若用間隔緩存方式來處理這個請求，則上述相同的訪問序列，會有3個配對，如附圖2所示。則當其中某個用戶進行VCR操作時，間隔緩存需要及時調整緩存策略，這將給系統帶來動蕩，同時其需要緩存的數據量也比較大，且管理更加複雜。在A用戶的數據塊之內，若其他用戶跳轉或快進、快退到該該數據塊可服務範圍， 則進行其他操作以確保其可以獲得後繼數據，A數據塊支撐的其他用戶則無需做改變。當A 用戶自身離開時，則可以讓B用戶取代A的位置，同時計算其他用戶與其距離，如F小於該時間段，則可以讓B到F用戶共用一把大傘，如附圖3所示。下表中的符號定義說明了相應符號表示的單位T請求到達時刻，單位sP預定大小的緩存區的可服務時間，單位sW流的碼率，單位Mb/s
Rij流媒體文件i的第j個請求Tij流媒體文件i的第j個請求Rij的到達時刻Iij流媒體文件i的第j個時間間隔，單位sARAI平均時間間隔，單位sBij流媒體文件i分配的第j塊緩存，單位MBSij流媒體文件i分配的第j塊緩存Bij的開始時間Eij流媒體文件i分配的第j塊緩存Bij的結束時間Li流媒體文件i的持續時間，指該節目的片長，單位sDij緩存Bij與Bij-I開始時間的差值，單位s為詳細描述該算法，則先引入兩個概念時間間隔和緩存狀態。時間間隔是連續兩個請求到達時間的差值。符號Iij作為流媒體文件i的第j個時間間隔，請求的到達時刻為T，若流媒體文件i請求的總數量η = 1，那麼Iil將會被定義為⑴，否則通過式(1)計算Iik = Tij+1-Tij, 1 < j 1 ⑴，η = 1 O)緩存狀態主要分為構建狀態、運行狀態和空閒狀態三種。構建狀態是緩存被分配之後，緩存大小需要調整的狀態；當緩存大小被固定之後，緩存以滑動窗口形式對外服務的狀態稱為運行狀態；而滑動窗口停止向前滑動時，緩存就進入了空閒狀態。假設在T時刻有流媒體文件i請求到達，大雨傘算法首先考慮所有處於構建狀態的緩存，如果其中有包含文件i前綴的，這個請求將直接由i的所有現有的動態緩存來服務，然後更新該緩存的平均時間間隔；否則，(a)如果有足夠的內存，將分配一個按預定可服務時間P的大小設置新的動態緩存區，這個請求將由這個新的動態緩存和所有已存的文件i的動態緩存來服務；(b)如果沒有足夠的內存，大雨傘算法將運用緩存替代算法來重新分配一個緩存區或者直接由伺服器提供服務。接著根據公式C3)來更新流媒體文件i現有緩存的結束時間。Eji = Sij+Li, j = ITilatest+Dij, j > 1(3)其中，Eij表示為流媒體文件i分配的第j塊緩存Bij的結束時間，即緩存Bij進入空閒狀態的時間，Sij則表示Bij的開始時間，即緩存Bij服務的最後一個請求的到達時間，Li是流媒體文件i的持續時間，Tilatest是為流媒體文件i最新分配的緩存的開始時間，Di j為緩存Bij與Bij-I (第j-Ι緩存塊和第j塊緩存是緩存了文件i的不同內容的相鄰的緩存塊，內容上不一定相連)開始時間的差值，由式(4)可以得到Dij = Li, j = ISij-Sij-l, j > 1 (4)大雨傘算法根據緩存的狀態對所有的緩存進行管理。如果緩存處於構建狀態， 則分三種情況處理1)若ARAIij =⑴，釋放緩存，由伺服器直接提供服務；幻若Iin> ARAIi j，釋放多餘緩存，緩存進入運行狀態；；3)若Iin < ARAIi j，緩存保持構建狀態，將P延長到P』 = P-Iin+ARAIij，更新平均時間間隔ARAIij，等待下一次的管理；如果緩存處於運行狀態，滑動窗口繼續向前移動；如果緩存處於空閒狀態，大雨傘算法轉入緩存回收階段， 分兩種情況處理1)若緩存是文件的唯一緩存，等待所有請求結束，然後釋放；2)否則，緩存進入空閒狀態，保持內容到結束時間釋放。大雨傘緩存的替換算法採用的是基於流行度的緩存替換策略。當一個請求到來後，若發現沒有足夠的緩存空間，這時將各個緩存塊，按照過去一段時間的流行度來排序， 最少點播次數的那個緩存塊將被替換出去，釋放的空間用來服務新的請求。本具體實施方式
提供的IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理方法的集群結構圖如圖4所示，該圖的結構中每個流化伺服器都帶有一個緩存板，各個緩存板以協作的方式對用戶的請求進行服務。接入控制節點的結構如附圖5所示，它根據各個伺服器的緩存和負載情況來進行任務調度，分配用戶的請求。這種結構下，接入控制節點通過對集群內部的伺服器查詢或者統計，形成一個服務表，這各表中包含每個服務節點的服務狀態(即每個服務節點的負載狀況表、當前服務的節目ID)和緩存狀況(每個ID當前緩存長度和位置、緩存空間利用率)，以便對用戶的請求進行調度。由於接入控制節點的負載狀況表中包含節點的緩存對象利用率和空間利用率等信息，接入控制節點可以依據其進行全局置換調度。集群中每個緩存節點都是相對獨立的流媒體緩存伺服器。它們通過控制節點接收客戶端請求並返迴響應，同時，經由交換機直接將流媒體數據發送給客戶端。流媒體緩存節點由控制節點根據媒體對象定位表來對整個系統緩存的流媒體對象進行統一管理。如圖6所示，本具體實施方式
提供的IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理方法的步驟如下步驟61，接入控制節點統計生成伺服器集群的服務狀態和負載狀況信息，建立負載狀況表；步驟62，當用戶請求達到時，接入控制節點根據已有信息確定用戶請求數據的緩存是否命中以及在哪個緩存節點中命中；步驟63，如果命中，則將用戶請求分配給命中的緩存節點，並且將後續請求轉發到該緩存節點；若未命中，則接入控制節點查找所述負載狀況表，並將請求調度到當前負載最輕的一臺緩存節點，該緩存節點從伺服器的磁碟中獲取相應的數據進行緩存並向用戶提供服務；步驟64，接入控制節點將用戶請求分配給預定伺服器後，該伺服器對用戶請求進行服務，並構建共用緩存，採用大雨傘算法管理緩存；步驟65，若在服務過程中，用戶進行VCR操作或離開後使得共用緩存發生改變，則由接入控制節點進行全局調度，或該伺服器向其它伺服器上的緩存板查詢，若能與其他緩存節點上的已有緩存形成共用緩存，則動態遷移服務到該緩存節點。上述步驟61中接入控制節點中集群的服務狀態等統計信息的形成方式有兩種統計所有以前接入的請求的信息(接入時間、影片ID、持續時間等)和各個緩存節點的狀態信息都在接入控制節點內保存，請求到達後，根據所保存的信息來分配任務。這種方式下接入控制節點的負載較重。
查詢當有請求到來時，接入控制節點向各個緩存節點實時查詢是否緩存有請求的數據，根據各個緩存節點所返回的信息來進行任務調度。上述步驟64中，當伺服器接收到接入控制節點分配的流媒體文件i的請求時，大雨傘緩存算法的管理如下首先考慮所有處於構建狀態的緩存，如果其中有包含文件i前綴的，這個請求將直接由文件i的所有現有的緩存來服務，然後更新該緩存的平均時間間隔；否則，分如下兩種情況討論(a)如果有足夠的內存，將分配一個按預定可服務時間P的大小設置新的緩存區， 這個請求將由這個新的緩存和所有已存的文件i的緩存來服務；(b)如果沒有足夠的內存，大雨傘算法將運用緩存替代算法來重新分配一個緩存區或者直接由伺服器提供服務。上述步驟65中的遷移服務的過程(附圖7所示)如下在伺服器A對某用戶服務過程中，該用戶進行跳轉操作或因為一些原因使得在伺服器A的緩存板上無法形成共用緩存，則由接入控制節點進行全局調度或該伺服器A其他伺服器上的緩存板查詢，如果伺服器B上緩存有用戶所需的數據，那麼，將用戶服務從伺服器A遷移到伺服器B，形成新的共用緩存，遷移步驟如下伺服器A得到遷移命令後，向客戶端發送一個當前節目ID的發送位置offset和將要遷移到的伺服器B的IP;客戶端向該IP所在伺服器B請求數據，包含節目ID和offset等必要信息；伺服器B從該ID的offset處開始向客戶端發送請求的數據。在伺服器B中的緩存管理同步驟64中所述。本具體實施方式
採用的方案中通過協作緩存與大雨傘緩存算法的結合，使用戶聚合，可以顯著降低IO負載，增大系統的最大並發能力；根據集群中各伺服器的緩存信息和負載信息來調度任務以及在服務過程中採用動態遷移用戶的策略，可以提高緩存效率，增強系統的服務能力；本發明中的接入控制策略可以實現各個伺服器間的負載均衡。本發明的具體實施方式
還提供了一種IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理系統，如圖8所示，具體可以包括負載狀況表建立單元81，用於統計生成伺服器集群的服務狀態和負載狀況信息， 建立負載狀況表；命中確定單元82，用於當用戶請求達到時，根據已有信息確定用戶請求數據的緩存是否命中以及在哪個緩存節點中命中；緩存節點分配單元83，用於如果命中，則將用戶請求分配給命中的緩存節點，並且將後續請求轉發到該緩存節點；若未命中，則查找所述負載狀況表，並將請求調度到當前負載最輕的一臺緩存節點，該緩存節點從伺服器的磁碟中獲取相應的數據進行緩存並向用戶提供服務；管理緩存單元84，用於將用戶請求分配給預定伺服器後，該伺服器對用戶請求進行服務，並構建共用緩存，採用大雨傘算法管理緩存；動態遷移單元85，用於若在服務過程中，用戶進行VCR操作或離開後使得共用緩存發生改變，則進行全局調度，或該伺服器向其它伺服器上的緩存板查詢，若能與其他緩存節點上的已有緩存形成共用緩存，則動態遷移服務到該緩存節點。可選的，在負載狀況表建立單元81中可以包括任務分配子單元，用於所有已經接入的請求的信息和各個緩存節點的狀態信息都在接入控制節點內保存，請求到達後，根據所保存的信息來分配任務；或者任務調度子單元，用於當有請求到來時，接入控制節點向各個緩存節點實時查詢是否緩存有請求的數據，根據各個緩存節點所返回的信息來進行任務調度。可選的，在管理緩存單元84中可以包括狀態劃分子單元，用於將緩存狀態分為構建狀態、運行狀態和空閒狀態三種構建狀態，緩存被分配之後，緩存大小需要調整的狀態；運行狀態，當緩存大小被固定之後，緩存以滑動窗口形式對外服務的狀態；空閒狀態，滑動窗口停止向前滑動的狀態；緩存分配子單元，用於當請求到達時，考慮所有處於構建狀態的緩存，如果其中有包含文件i前綴的，這個請求將直接由文件i的現有的緩存來服務，然後更新該緩存的平均時間間隔；否則，如果有足夠的內存，將分配一個按預定可服務時間P的大小設置新的緩存區，這個請求將由這個新的緩存和所有已存的文件i的緩存來服務；如果沒有足夠的內存， 大雨傘算法將運用緩存替代算法來重新分配一個緩存區或者直接由伺服器提供服務。可選的，在動態遷移單元85中可以包括信息發送子單元，用於當相應的伺服器得到遷移命令後，向客戶端發送一個當前節目ID的發送位置offset和將要遷移到的伺服器的IP ；請求發送子單元，用於客戶端向該IP所在的將要遷移到的伺服器請求數據，所述請求數據包含節目ID和位置offset ；遷移子單元，用於將要遷移到的伺服器從該ID的位置offset處開始向客戶端發送請求的數據。本具體實施方式
採用的方案中通過協作緩存與大雨傘緩存算法的結合，使用戶聚合，可以顯著降低IO負載，增大系統的最大並發能力；根據集群中各伺服器的緩存信息和負載信息來調度任務以及在服務過程中採用動態遷移用戶的策略，可以提高緩存效率，增強系統的服務能力；本發明中的接入控制策略可以實現各個伺服器間的負載均衡。上述IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理系統中包含的各單元的處理功能的實施方式在之前的方法具體實施方式
中已經描述，在此不再重複描述。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
權利要求
1.一種IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理方法，其特徵在於，包括 接入控制節點統計生成伺服器集群的服務狀態和負載狀況信息，建立負載狀況表；當用戶請求達到時，接入控制節點根據已有信息確定用戶請求數據的緩存是否命中以及在哪個緩存節點中命中；如果命中，則將用戶請求分配給命中的緩存節點，並且將後續請求轉發到該緩存節點； 若未命中，則接入控制節點查找所述負載狀況表，並將請求調度到當前負載最輕的一臺緩存節點，該緩存節點從伺服器的磁碟中獲取相應的數據進行緩存並向用戶提供服務；接入控制節點將用戶請求分配給預定伺服器後，該伺服器對用戶請求進行服務，並構建共用緩存，採用大雨傘算法管理緩存；若在服務過程中，用戶進行VCR操作或離開後使得共用緩存發生改變，則由接入控制節點進行全局調度，或該伺服器向其它伺服器上的緩存板查詢，若能與其他緩存節點上的已有緩存形成共用緩存，則動態遷移服務到該緩存節點。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述統計生成伺服器集群的服務狀態和負載狀況信息包括所有已經接入的請求的信息和各個緩存節點的狀態信息都在接入控制節點內保存，請求到達後，根據所保存的信息來分配任務；或者當有請求到來時，接入控制節點向各個緩存節點實時查詢是否緩存有請求的數據，根據各個緩存節點所返回的信息來進行任務調度。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述採用大雨傘算法管理緩存包括 將緩存狀態分為構建狀態、運行狀態和空閒狀態三種構建狀態，緩存被分配之後，緩存大小需要調整的狀態；運行狀態，當緩存大小被固定之後，緩存以滑動窗口形式對外服務的狀態；空閒狀態，滑動窗口停止向前滑動的狀態；當請求到達時，考慮所有處於構建狀態的緩存，如果其中有包含文件i前綴的，這個請求將直接由文件i的現有的緩存來服務，然後更新該緩存的平均時間間隔；否則，如果有足夠的內存，將分配一個按預定可服務時間P的大小設置新的緩存區，這個請求將由這個新的緩存和所有已存的文件i的緩存來服務；如果沒有足夠的內存，大雨傘算法將運用緩存替代算法來重新分配一個緩存區或者直接由伺服器提供服務。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵還在於，所述的大雨傘緩存為一個隨觀看時間流逝而滑動的可調節大小的緩存數據，所有需要讀取該數據段內數據的用戶，均由該緩存數據段向其服務，而無需為每個用戶建立各自的緩存塊。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述動態遷移服務到該緩存節點包括 相應的伺服器得到遷移命令後，向客戶端發送一個當前節目ID的發送位置offset和將要遷移到的伺服器的IP ；客戶端向該IP所在的將要遷移到的伺服器請求數據，所述請求數據包含節目ID和位置 offset ；將要遷移到的伺服器從該ID的位置offset處開始向客戶端發送請求的數據。
6.一種IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理系統，其特徵在於，包括 負載狀況表建立單元，用於統計生成伺服器集群的服務狀態和負載狀況信息，建立負載狀況表；命中確定單元，用於當用戶請求達到時，根據已有信息確定用戶請求數據的緩存是否命中以及在哪個緩存節點中命中；緩存節點分配單元，用於如果命中，則將用戶請求分配給命中的緩存節點，並且將後續請求轉發到該緩存節點；若未命中，則查找所述負載狀況表，並將請求調度到當前負載最輕的一臺緩存節點，該緩存節點從伺服器的磁碟中獲取相應的數據進行緩存並向用戶提供服務；管理緩存單元，用於將用戶請求分配給預定伺服器後，該伺服器對用戶請求進行服務， 並構建共用緩存，採用大雨傘算法管理緩存；動態遷移單元，用於若在服務過程中，用戶進行VCR操作或離開後使得共用緩存發生改變，則進行全局調度，或該伺服器向其它伺服器上的緩存板查詢，若能與其他緩存節點上的已有緩存形成共用緩存，則動態遷移服務到該緩存節點。
7.根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，在所述負載狀況表建立單元中包括任務分配子單元，用於所有已經接入的請求的信息和各個緩存節點的狀態信息都在接入控制節點內保存，請求到達後，根據所保存的信息來分配任務；或者任務調度子單元，用於當有請求到來時，接入控制節點向各個緩存節點實時查詢是否緩存有請求的數據，根據各個緩存節點所返回的信息來進行任務調度。
8.根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，在所述管理緩存單元中包括狀態劃分子單元，用於將緩存狀態分為構建狀態、運行狀態和空閒狀態三種構建狀態，緩存被分配之後，緩存大小需要調整的狀態；運行狀態，當緩存大小被固定之後，緩存以滑動窗口形式對外服務的狀態；空閒狀態，滑動窗口停止向前滑動的狀態；緩存分配子單元，用於當請求到達時，考慮所有處於構建狀態的緩存，如果其中有包含文件i前綴的，這個請求將直接由文件i的現有的緩存來服務，然後更新該緩存的平均時間間隔；否則，如果有足夠的內存，將分配一個按預定可服務時間P的大小設置新的緩存區， 這個請求將由這個新的緩存和所有已存的文件i的緩存來服務；如果沒有足夠的內存，大雨傘算法將運用緩存替代算法來重新分配一個緩存區或者直接由伺服器提供服務。
9.根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，在所述動態遷移單元中包括信息發送子單元，用於當相應的伺服器得到遷移命令後，向客戶端發送一個當前節目 ID的發送位置offset和將要遷移到的伺服器的IP ；請求發送子單元，用於客戶端向該IP所在的將要遷移到的伺服器請求數據，所述請求數據包含節目ID和位置offset ；遷移子單元，用於將要遷移到的伺服器從該ID的位置offset處開始向客戶端發送請求的數據。
全文摘要
本發明提供了一種IPTV中基於大雨傘緩存算法的流媒體協作緩存管理方法，包括統計生成伺服器集群的服務狀態和負載狀況信息，建立負載狀況表；根據已有信息確定用戶請求數據的緩存是否命中以及在哪個緩存節點中命中；命中則將用戶請求分配給命中的緩存節點，並且將後續請求轉發到該緩存節點；未命中則接入控制節點查找負載狀況表，並將請求調度到當前負載最輕的一臺緩存節點；將用戶請求分配給預定伺服器後，該伺服器對用戶請求進行服務，並構建共用緩存，採用大雨傘算法管理緩存；用戶進行VCR操作或離開後使得共用緩存發生改變，若能與其他緩存節點上的已有緩存形成共用緩存，則動態遷移服務到該緩存節點。
文檔編號H04L29/08GK102497389SQ201110357920
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者萬敏, 奚宏生, 李俊, 洪爽 申請人:中國科學技術大學