CDN-P2P混合架构视频点播系统的实现与用户行为分析

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随着网络及其用户的爆炸性增长,人们越来越依靠网络中的多媒体应用来获取相关信息。多媒体流式系统目前已经被认为是网络中的“杀手级应用”,人们可以通过互联网络随时随地获取到多媒体内容。向大规模的(通常是上百万级别的)用户稳定而又持续地传输流式内容,无论是在学术界还是工业界,已成为研究的热点话题。目前工业界存在有两种传输媒体内容的可选技术:内容分发网络(CDN,Content Delivery/Distributed Network)和对等网络(P2P,Peer to Peer)。CDN技术通过在全国或全世界范围内部署多个边缘服务器,来使得媒体内容提供商能够处理更大量的用户请求;用户则可以通过选择合适的边缘服务器以最短的传输路径来获取流媒体内容;而ISP也可以更有效地避免骨干网的拥塞。由于在内容分发网中部署有较多边缘服务器,运营成本较高;同时由于其采取传统的客户端/服务器模式,并不能有效地解决可扩展性和处理大规模用户的突发访问现象,特别是在流媒体直播系统中。在P2P网络中,媒体内容可以在用户间共享,从而能够使得网络获得较高可扩展性的同时保持服务器端负载较小。用户随机地退出和加入网络对于系统的服务质量(Quality-of-Service)影响较大。同时这种非中心化的结构也会导致变动的流媒体质量和网络的不公平性,如位于NAT之后的用户可能没有向网络中贡献任何流量。本文设计和实现了一个CDN—P2P混合架构视频点播系统,它融入了CDN和P2P技术的优点,同时弥补了各自的不足。在该系统中,源服务器向CDN的边缘服务器中传输流媒体内容,这些边缘服务器也可以对等网的方式共享这些内容。当终端用户需要获取流媒体内容时,它被重定向到合适的边缘服务器中,P2P网络被局限在每一个边缘服务器所负责的网络中。首先,它可以最小化CDN网架构的改变,其次,可以控制边缘对等网络的流量处于某一个局部区域内,是ISP友好的,第三,它也承袭了CDN的可靠性和易管理特性。本文将视频点播系统分成三类:传统C/S视频点播,如PPLive,用户生成内容的视频点播,如YouTube,以及直播式点播。本文分析了这些系统的特点,如视频的产生方式,视频长度和视频流行度,等等;同时,也对于这些视频点播系统中的用户行为作了比较性分析,如用户的接入时间分布,用户观看时长,用户的交互性操作,等等。如果能够考虑不同视频点播系统中的用户行为特征,可以设计更加有针对性的、更有效的视频点播系统。
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