[發明專利]一種數字家庭中VOD客戶端代理緩存服務器

無效

• 申請號: 200710032398.7
• 申請日: 2007-12-12
• 公開（公告）號: CN101184209A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 毛正華;曹穎;羅笑南
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04N7/173
• 分類號: H04N7/173;H04L29/06
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所
• 代理人: 陳雅平

技術領域

本發明屬于數字家庭網絡與多媒體技術領域，特別是涉及一種數字家庭媒體服務器設計的實現。

背景技術

Web緩存技術現在已經是不可或缺的網絡技術之一，把被請求Web對象(如HTML頁或圖像)存儲在遠程服務器和客戶端之間的代理服務器上，則隨后的對該Web對象的重復請求，就能夠直接從緩存得到服務，因而縮短了訪問時間，節省了重要網絡資源。為了改善流媒體的播放質量，我們也可以在靠近客戶的一端引入代理緩存服務器，而且制定合適的代理緩存策略。代理服務器的緩存空間是有限的，當這個空間裝滿以后，必須把一些利用率低的數據移走，才能更好的提供服務。緩存的替換策略就是用來決定將哪些緩存移走，它的目標就是要更好的利用可用的空間資源。目前比較典型的替換策略有以下幾種：

1)傳統替換算法。最近最少使用算法，最近最多使用策略等，它們對于整體緩存是高效的，但也不同程度存在一個各自的缺陷。

2)基于最小緩存效用的策略。該算法引入了價值函數來衡量緩存效用，有效得調整了緩存分配，但是該函數的制定成了關鍵，需要進一步完善，要更充分得考慮各方面的因素。

3)基于傳輸成本的替換算法。其不足之處就是忽略了命中率，會造成后來不受用戶歡迎的流媒體長期占用緩存，浪費了寶貴的緩存資源。

基于以上的研究本文提出了基于加權流行度的替換算法，制定了一種新的策略，致力于改進點播風暴所造成的網絡擁塞和播放質量下降。

發明內容

針對以上的不足，本發明提出了一種數字家庭中VOD客戶端代理緩存服務器、通過基于加權流行度的替換算法，解決點播風暴所造成的網絡擁塞和播放質量下降。它包括RTP/RTSP客戶端模塊、調度模塊、RTP/RTSP服務器模塊和緩存管理模塊四個模塊。

RTP/RTSP客戶端模塊即代理服務器相對于遠程服務器來說是客戶，負責與媒體服務器(或上層代理)進行聯系，將經RTP/RTSP服務器處理的用戶請求轉發給服務器，并為客戶請求獲取數據；RTP/RTSP服務器模塊接收并處理來自客戶的RTSP請求，判斷對請求是轉發還是直接服務；并在對需要轉發的請求進行適當的頭部轉換后，通過RTP/RTSP客戶模塊進行轉發；調度模塊管理所有事件的整個隊列；緩存管理模塊將客戶端請求的視頻URL映射成為本地文件名，對磁盤空間進行管理，并負責通過適當的緩存置換策略為將要被緩存的內容分配空間。

緩存管理模塊的緩存置換策略采用基于加權流行度的LFU緩存替換策略，節目的點擊次數越多，點擊頻率越高，則節目的流行度就高，即節目的流行度與該節目的點擊次數和點擊頻率成正比，且點擊頻率有更重要的權重。

所述基于加權流行度的LFU緩存替換策略的主要步驟包括：

1)當時間片T到來，新的媒體對象經過緩存代理時，首先對當前代理內的所有媒體對象統計其加權流行度，具體計算方法見技術方案；

2)然后重新排列媒體對象的優先級，根據優先級判斷新的媒體的優先級是否高于緩存匯總媒體的最低優先級，如果低于緩存中媒體的最低優先級，則不緩存其前綴，由遠程服務器直接提供服務，如果高于緩存中媒體的最低優先級，則將新的媒體對象的前綴替換出緩存中最低優先級的媒體的前綴，同時在硬盤中刪除該最低優先級的后綴。這時緩存中的執行任務結束；

3)然后進入到了硬盤部分，首先比較硬盤中是否有比新的媒體對象優先級低的后綴，如果沒有，那么停止緩存其后綴，剩下的部分交給遠程服務器直接提供服務即可；

4)如果硬盤中有比新的媒體對象優先級低的后綴，則從硬盤中以新的媒體的后綴替換出最低優先級的媒體對象的后綴，然后判斷這些高優先級的后綴是否都完全緩存了，如果不完全則回到步驟3)，如果完全則該新媒體完全由代理來提供服務。

所述定義局部加權流行度Pi的計算方法為：