流媒体缓存的自适应统计窗缓存算法.pdf

万方数据流媒体缓存的自适应统计窗缓存算法陈珍敬李俊吴刚闫君飞小型微型计算机系统年碌期摘要：网络带宽和磁盘带宽是视频点播系统的两大瓶颈．为了缓解磁盘痮带宽问题本文引入统计窗概念．提出自适应统计窗缓存算法。采用周期性缓存决策方法管理缓存的流媒体数据同时采用区分优先级缓存策略和冗余释放策略提高算法性能．采用实际点播数据进行的仿真研究表明：自适应统计窗缓存算法的性能优于定长分段、指数分段和自适应分段算法特别是在僮魇保舅惴ǖ男阅芨眩关键词：分段缓存；缓存决策；区分优先级缓存；冗余释放中图分类号：文献标识码：文章编号：———琖随着网络新媒体技术飞速发展出现多种新媒体应用服务如视频会议、数字图书馆、远程教育、新闻点播、视频短信、视频邮件等．其中。视频点播．是关键的技术基础．由于流媒体文件巨大。衿魑J凳贝输媒体数据。需要大量的网络带宽和磁盘疧带宽．缓存是解决网络带宽和磁盘疧带宽瓶颈的有效技术．流媒体缓存技术已有较多研究．受捍娴挠跋臁Ｓ研究使用全文缓存因流媒体文件巨大全文缓存很难取得好效果．因此一般采用局部缓存缂涓艋捍鎇、前缀缓存⒎侄位捍娴龋侄位捍媸墙暄芯咳鹊鉡“．间隔缓存利用资源访问的局部性原理即最近被访问的数据将来被访问的可能性大。因此使用滑动窗口来缓存最近被访问的数据．该方法对点播频繁且访问数据相对集中的文件效果较好．．前缀缓存根据用户倾向于只访问文件的前面部分而设计形募榷源导写蟛糠值悴集中在少数文件使得那些本应全部缓存的热门文件也仅被缓存前缀．影响缓存的效率．此外前缀大小的确定也很复杂．有两种典型的分段缓存策略：定长分段和指数分段段缓存提高了缓存的灵活性和效率但分段缓存一般使用点播未中即缓存策略容易误缓存并不流行的文件．自适应分段缓存算法在首次点播即缓存全文睁２⒕可能推迟对文件分段．当且仅当文件需要被替换时才进行分段段大小采用分段时的平均访问流量分段后段大小不再改变．在替换策略上自适应分段缓存算法采用平均访问流量、平均访问间隔、当前缓存长度等参数来设计缓存文件的代价函数．该算法对首次访问的文件采取全文缓存这在缓存容量小时不适用；由于使用很多文件历史信息如总访问数、访问流量等不能很好跟踪文件流行度的变化；当平均访问流量大时分段较大导致性能下降．还有分层缓存、自适应码率缓存等局部缓存算法但这些算法需要编码技术的支持．随着集群低车钠及出现了协作缓存方法多数流媒体缓存的研究以降低主干网络负载为主要目标．随着网络技术的飞速发展网络传输带宽得到极大改善泄蒲Ъ际醮笱绱úハ低秤肟刂屏:鲜笛槭遥不蘸戏：．甤琁．甤琇猣瓺疧篴收稿日期：——基金项目：安徽省优秀青年科技摹金项目资助；新世纪优秀人才支持计划项目资助；国家。八六三”计划项日资助．作者简介：陈珍敬。男年生硕士研究生研究方向为流媒体缓存、网络新媒体；李俊男年生．博士副教授研究方向为网络传播系统与控制优化理论．服务器技术；吴剐。男年生教授．研究方向为智能控制、网络传播与控制、信息安全；闫君飞男。年生．博士研究生。研究方向为网络传播系统与控制、悠档悴ゼ际酢⒚教宸衿骷际酰．：．甀瑆．：瑃甌．琫簊—籧；籸万方数据自适应统计窗缓存算法惴ǚ治鲇敫慕小型微型计算机系统相对于千兆网卡磁盘疧带宽只有几十兆因此磁盘瓶颈是低持胸酱饩龅墓丶侍猓为降低对磁盘疧带宽的需求采用内存作为缓存资源来研究流媒体缓存．将频繁读取的媒体数据缓存在内存可大大缓解磁盘疧的瓶颈问题．本文的研究目的是降低磁盘硇枨蟆；捍娑韵笫潜镜卮排痰拿教迨荨９式庵只内存的缓存称为本地缓存．相对低车拇排倘萘浚诖属于稀缺资源如何利用用户点播信息进行数据的缓存和替换是本地缓存的关键．借鉴文献内部流行度概念本文将文件流行度引入文件内部在更小的粒度尺寸考查文件段的流行度．在此基础上引入统计窗概念提出一种新的自适应统计窗缓存算法采用周期性缓存决策方法管理缓存的流媒体数据同时采用区分优先级的缓存策略和冗余释放策略来