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1、一種基于分組融合策略的三級(jí)流調(diào)度算法(圖文)論文導(dǎo)讀：最初的流媒體調(diào)度算法的根本思想是：當(dāng)用戶發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求后，效勞器盡快產(chǎn)生一個(gè)包含連續(xù)媒體對(duì)象(視頻、音頻)的完整節(jié)目流(稱(chēng)為Regular流)來(lái)滿足用戶。這是最早的一級(jí)流調(diào)度算法。但是Patching算法只是實(shí)現(xiàn)了利用補(bǔ)丁流來(lái)滿足用戶的二級(jí)流調(diào)度的思想，并沒(méi)有采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來(lái)處理補(bǔ)丁流，所以在一定程度上限制了算法性能的提升和效率的提高。因此考慮對(duì)Patching算法進(jìn)行改良，利用上述分組融合策略來(lái)處理Patching流，將時(shí)間間隔在分組窗口內(nèi)的Patching流利用融合技術(shù)進(jìn)行合并，提高系統(tǒng)中Patching流的利用率，實(shí)現(xiàn)三級(jí)調(diào)度的思想。關(guān)

2、鍵詞：流媒體，調(diào)度算法，分組融合，補(bǔ)丁流0 引 言自從2O世紀(jì)9O年代初“流媒體概念誕生以來(lái)，流技術(shù)得到了飛速的開(kāi)展。VOD視頻點(diǎn)播應(yīng)用是最常用的也是最重要的一種流媒體發(fā)布模式，流調(diào)度技術(shù)又是大規(guī)模VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，其性能好壞直接影響系統(tǒng)的效勞能力和用戶的收看效果1。針對(duì)用戶大量且頻繁的訪問(wèn)少數(shù)“熱門(mén)連續(xù)媒體信息的情況, 尤其是當(dāng)用戶請(qǐng)求比擬集中且強(qiáng)度比擬大時(shí)，系統(tǒng)可能會(huì)因?yàn)榱餍畔?shù)目過(guò)多而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞或資源的浪費(fèi)。為了減輕效勞器和網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載, 各研究機(jī)構(gòu)提出了多種利用Multicast技術(shù)的流調(diào)度算法.在這些算法中，Patching算法較其它算法具有明顯的系統(tǒng)性能提升2。1 Pa

3、tching算法現(xiàn)狀分析最初的流媒體調(diào)度算法的根本思想是：當(dāng)用戶發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求后，效勞器盡快產(chǎn)生一個(gè)包含連續(xù)媒體對(duì)象(視頻、音頻)的完整節(jié)目流(稱(chēng)為Regular流)來(lái)滿足用戶。有多少個(gè)用戶請(qǐng)求，系統(tǒng)中就會(huì)產(chǎn)生多少個(gè)Regular流。這是最早的一級(jí)流調(diào)度算法。在這類(lèi)算法中，每個(gè)用戶都是由一個(gè)獨(dú)立的流信息來(lái)滿足的，相互沒(méi)有任何影響，但是隨著用戶請(qǐng)求數(shù)目的增多，系統(tǒng)中的Regular流數(shù)目急劇增加，流信息的重復(fù)局部也大大增多，加大了系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，造成資源浪費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)阻塞。論文大全。為了緩解這一問(wèn)題，Patching算法誕生了。Patching算法的根本思想是:讓用戶同時(shí)最多接收兩個(gè)連續(xù)媒體流,并提供一定

4、的緩沖區(qū)，到達(dá)多個(gè)用戶共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的目的.如圖1 所示,令在t0 時(shí)刻生成一個(gè)Regular流,播放長(zhǎng)度為V。用戶緩沖區(qū)中可以緩存播放時(shí)間為B 的數(shù)據(jù)。新的用戶請(qǐng)求在t 時(shí)刻到達(dá),如果(t- t0)B ,那么生成一個(gè)包含媒體對(duì)象開(kāi)始局部0,t- t0的片斷流(稱(chēng)為Patching 流),長(zhǎng)度為t-t0。用戶同時(shí)接收Regular流和Patching流的數(shù)據(jù),并且立即播放Patching流的數(shù)據(jù),將Regular流的數(shù)據(jù)暫存到緩沖區(qū)。當(dāng)用戶播放完P(guān)atching流后,隨即播放緩存在緩沖區(qū)的Regular流數(shù)據(jù),同時(shí)將接收到的Regular流數(shù)據(jù)不斷參加緩沖區(qū)。這樣,只要生成一個(gè)Patching

5、流, 就可以到達(dá)讓用戶共享原有的Regular 流的目的。圖1Patching算法Fig. 1PatchingalgorithmPatching算法實(shí)現(xiàn)了一個(gè)Regular流帶多個(gè)Patching流來(lái)共同滿足多個(gè)用戶的思想，是目前較先進(jìn)、性能較好的一種流媒體調(diào)度算法。但是Patching算法只是實(shí)現(xiàn)了利用補(bǔ)丁流來(lái)滿足用戶的二級(jí)流調(diào)度的思想，并沒(méi)有采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來(lái)處理補(bǔ)丁流，所以在一定程度上限制了算法性能的提升和效率的提高。據(jù)資料說(shuō)明，對(duì)于大范圍的用戶請(qǐng)求強(qiáng)度變化, Patching流承當(dāng)了絕大多數(shù)的節(jié)目點(diǎn)播請(qǐng)求,從圖2 可以看出,在不同的用戶請(qǐng)求強(qiáng)度情況下,假設(shè)緩沖區(qū)大小為5min,在一個(gè)提供

6、1000個(gè)節(jié)目,具有1200個(gè)節(jié)目發(fā)送通道的系統(tǒng)中,Patching流滿足了約70%的用戶請(qǐng)求3。論文大全。當(dāng)用戶請(qǐng)求比擬集中且強(qiáng)度比擬大時(shí)，想要滿足這么多的用戶，Patching流的數(shù)目就會(huì)不斷增加，系統(tǒng)可能會(huì)因?yàn)榱鲾?shù)目過(guò)多而造成網(wǎng)絡(luò)阻塞或資源的浪費(fèi)，甚至影響系統(tǒng)的吞吐量和效率。同時(shí)因?yàn)橐曨l文件播放時(shí)占用的帶寬較大如MPEG1為1.5M/S,MPEG2為4M/S-6M/S，而磁盤(pán)和網(wǎng)絡(luò)的帶寬都是有限的，想要支持更多的用戶，就有必要采取一定的策略。針對(duì)這一問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)Patching算法的研究與分析，充分考慮系統(tǒng)中補(bǔ)丁流的重要地位，結(jié)合分組融合策略，對(duì)具有二級(jí)流調(diào)度思想的Patching算

7、法進(jìn)行改良，提出了一種基于分組融合策略的三級(jí)流調(diào)度算法，使用戶請(qǐng)求撤銷(xiāo)率降低、用戶平均等待時(shí)間縮短，進(jìn)一步提升算法的性能。圖2Patching算法性能分析Fig.2Theanalysis of Patching algorithms capability2 基于分組融合的三級(jí)流調(diào)度算法2.1 分組融合策略分組融合策略是分組策略和融合策略的結(jié)合，即利用分組策略來(lái)加快融合速度，同時(shí)利用融合策略來(lái)縮短用戶的等待時(shí)間。該策略同時(shí)設(shè)有分組窗口和融合窗口。分組窗口是一個(gè)時(shí)間段,假設(shè)用戶請(qǐng)求在規(guī)定的時(shí)間間隔之內(nèi),那么將它們分為一組，然后選擇相同的請(qǐng)求分配一個(gè)共同的信道,共享一個(gè)相同的視頻流。融合窗口是一個(gè)幀

8、數(shù)值,在這個(gè)值里,兩個(gè)相同的視頻流發(fā)出時(shí),讓前一個(gè)降低播放速度,或(和) 后一個(gè)提高播放速度,那么在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)稱(chēng)為時(shí)間融合點(diǎn)(或某一幀上稱(chēng)為空間融合點(diǎn)) 到達(dá)完全融合,然后多余的一個(gè)流可以釋放。播放速率的改變可以通過(guò)丟棄或增加幀到原始的流中來(lái)實(shí)現(xiàn)(NTSC 標(biāo)準(zhǔn)的視頻流要求30幀/ 秒,改變幀的數(shù)目而不引起用戶注意意味著每秒可增加或丟棄1. 5 幀2 幀)。丟棄或增加幀可以通過(guò)前面或后面的幀延長(zhǎng)或縮短播放時(shí)間來(lái)代替,以減少兩者之間的不連續(xù)性。當(dāng)兩個(gè)流融合后,再讓它們以正常的速度播放。假設(shè)在融合窗口里沒(méi)有融合,即視為沒(méi)有融合的必要,不再融合。分組與融合聯(lián)用,可以有效地減少I(mǎi)/ O帶寬要求而不用增加過(guò)多延遲。其整個(gè)過(guò)程如圖3所示：