基于P2P和CDN的監(jiān)控傳輸子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要：為了探討多媒體監(jiān)控系統(tǒng)中所要傳輸的大量數(shù)據(jù)，針對(duì)CDN網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行分發(fā)時(shí)由于代理服務(wù)器存貯空間的有限性而造成應(yīng)用性能的下降這一特性。利用半同步／半異步的模式進(jìn)行框架設(shè)計(jì)，結(jié)合任務(wù)池和線程池等技術(shù)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于P2P，的CDN流媒體系統(tǒng)中媒體資源服務(wù)器和原始服務(wù)器之間的傳輸子系統(tǒng)，并提出了基于任務(wù)池閑置信息和系統(tǒng) 一運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)信息相結(jié)合的有效動(dòng)態(tài)線程池和任務(wù)池管理算法。根據(jù)各種運(yùn)行參數(shù)信息動(dòng)態(tài)評(píng)估系統(tǒng)當(dāng)前的負(fù)載和壓力情況，并對(duì)任務(wù)池和線程池尺寸進(jìn)行動(dòng)態(tài)修改。通過(guò)與兩種傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式的實(shí)驗(yàn)比較，發(fā)現(xiàn)在采用新算法后，顯著降低了CPU的負(fù)載，有效提高了系統(tǒng)效率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
關(guān)鍵詞：內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)；對(duì)等網(wǎng)；半同步／半異步；任務(wù)池；線程池

O 引 言
對(duì)等網(wǎng)絡(luò)P2P(Peer-to-peer)技術(shù)是目前國(guó)際計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。該技術(shù)的雛形產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代，典型代表是UseNet和FidoNet；而CDN內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(Content Distri-bution Network)則是將網(wǎng)站的內(nèi)容或媒體發(fā)布到最接近用戶的網(wǎng)絡(luò)“邊緣”，當(dāng)用戶訪問(wèn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)無(wú)縫地把用戶重定向到邊緣服務(wù)器，從而減輕中心服務(wù)器和主干網(wǎng)絡(luò)的壓力，提升流媒體或網(wǎng)站的性能。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，流媒體內(nèi)容在互聯(lián)網(wǎng)中大量傳播，對(duì)于高質(zhì)量的流媒體分發(fā)服務(wù)體現(xiàn)得越加明顯，因而為大量用戶提供快速，高質(zhì)量的流媒體分發(fā)服務(wù)成為了最近研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
在多媒體監(jiān)控系統(tǒng)中所要傳輸的數(shù)據(jù)量是相當(dāng)大的，主要包括：控制信息、反饋信息、視頻、音頻和其他如文本信息等。對(duì)于傳統(tǒng)的基于C／S模式或B／S模式的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)，在監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心之間進(jìn)行這些大量流媒體數(shù)據(jù)傳輸，服務(wù)器性能會(huì)直線下降?；诖吮疚陌?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/P2P">P2P技術(shù)引入到該多媒體監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要做了如下改進(jìn)：
(1)設(shè)計(jì)了基于P2P和CDN的監(jiān)控傳輸子系統(tǒng)。
(2)客戶利用P2P方式從邊緣服務(wù)器得到服務(wù)，同時(shí)原始服務(wù)器和邊緣服務(wù)器之間的內(nèi)容發(fā)布也通過(guò)P2P方式進(jìn)行，通過(guò)這種方式有效地利用了系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)帶寬和主機(jī)資源，減輕了原始服務(wù)器和邊緣服務(wù)器的壓力，減少了主干網(wǎng)數(shù)據(jù)流量，降低了運(yùn)營(yíng)商的成本，提高了客戶的服務(wù)質(zhì)量。
(3)為了緩解網(wǎng)絡(luò)I／O和磁盤I／O的矛盾，在傳輸子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用半同步／半異步的方式將網(wǎng)絡(luò)I／O與磁盤I／O分開，并通過(guò)任務(wù)池的方式進(jìn)行緩沖。
(4)設(shè)計(jì)了線程池動(dòng)態(tài)管理算法，有效減小了CPU的負(fù)載壓力，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量和系統(tǒng)整體性能。
(5)針對(duì)傳統(tǒng)方式的缺點(diǎn)進(jìn)行了有效的改進(jìn)，利用半同步／半異步的方式建立系統(tǒng)框架，利用任務(wù)池對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫請(qǐng)求進(jìn)行封裝，采用線程池對(duì)任務(wù)池中的任務(wù)進(jìn)行高效異步處理。通過(guò)對(duì)任務(wù)的閑置情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合系統(tǒng)的當(dāng)前資源利用情況，對(duì)任務(wù)池和線程池進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，降低了CPU的負(fù)載，提高了系統(tǒng)的吞吐量。

2 系統(tǒng)框架
系統(tǒng)總體布局如圖1所示，邊緣服務(wù)器將會(huì)與若干客戶節(jié)點(diǎn)形成P2P網(wǎng)絡(luò)，提供高效的服務(wù)質(zhì)量，便于降低服務(wù)器的負(fù)載。