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随着宽带的普及和通信网络技术的迅速发展,Intemet上承载的内容已逐渐由单纯的文字,转变成为包含文本、音频、视频的多媒体数据。流媒体服务以缓存需要小,启动延时短,画面清晰流畅以及支持实时数据传输的优点已经成为Intemet最有潜力的增值服务之一。传统的流媒体VoD应用基于C/S模型,扩展性很差,后来陆续提出的IP组播和CDN模式都具有较大的不足,前者网络层过于复杂,后者则服务器代价太高。
在流媒体技术中引入P2P思想可以利用普通节点的带宽、存储等资源为其他节点提供服务将服务分散化,极大地降低服务器和网络的开销,同时实现系统的可扩展性。ALM(应用层组播)作为目前最常用的P2P机制,它的基本思想是在IP网络上叠加一层P2P网络实现组播业务的逻辑功能,这样数据报的路由、复制、转发功能均由P2P网络中的节点完成。它的优点是无需如IP组播一样更改网络协议和网络设备的配置,但缺点也很明显,比如服务器维护组播树的代价很高,并且瞬间媒体内容切换和单点失效都易造成组播树的频繁重构等。
为克服ALM机制的不足,本文在设计基于P2P技术的流媒体VoD系统时,借鉴拓扑优化思想,分片传输思想和分布式自适应搜索思想,设计了一种可扩展,自适应,健壮的流媒体VoD系统。系统将流媒体文件分块存储在普通节点上,实现服务分散化;依据节点本体内容生成结构化的环状拓扑网络保证了数据请求算法的可扩展性、健壮性和分布性;自发组织基于本体距离和连接可靠性的SmallWorld覆盖网络大大减小了请求消息的转发次数;采用自适应概率搜索算法实现了系统的负载平衡和提高了数据定位的准确性。同时在通信方式优化方面,系统通过基于UDP协议NAT穿透达成内网节点间透明的数据共享;利用IOCP机制使服务器实现高效地多线程处理节点请求;引入TCP over UDP协议保证节点间的数据传输更加高效、可靠。仿真实验表明,系统的核心搜索算法CircleSearch以其高成功率、低服务器负载和很小的平均搜索长度实现了媒体流传输的即时、稳定、可控和连续,为VoD服务提供了QoS保证。