基于BitTorrentVOD系统分析与评估.docVIP

基于BitTorrentVOD系统分析与评估 　　摘要：网状多播以其稳定性、易操作性和健壮性被广泛应用，但高流畅性和低延迟策略始终是视频点播技术面临的挑战。文章围绕如何设计一个高流畅和低延迟的点播系统，对比研究了三种典型的基于BitTorrent的VOD解决方案Bass、Bitos、Give-to-Get和常用的基于BitTorrent协议的VOD系统的性能评估方式，总结了在基于BitTorrent的VOD系统的优化过程中遇到的问题和解决思路。 　　关键词：P2P；BitTorrent；VOD；对比；评估 　　 　　0　引言 　　 　　2009年7月份，第24次中国互联网发展状况统计报告显示，截至2009年6月底，中国网民规模达到3.38亿人，其中网络视频应用的使用率已高达67.1％，且保持10％的增幅。目前的网络视频应用大致可分为三种类型――第一种：线上下载线下观看，也就是把完整的视频文件下载到本地后再启动本地播放器观看；第二种：直播，当视频内容在广播时，用户收看，如电视频道直播；第三种：点播，视频内容以流的形式到达用户，用户可以在任何时候观看能够获取的任何一个节目，如优酷，PPLIVE等。对于用户而言，显然点播是最方便的。 　　传统的中心服务器，客户机模式的视频点播服务模式不具有可扩展性，既不能让大量用户同时访问系统，也不能为大量用户同时提供足够的带宽以获取流畅视频服务。P2P网络因为其节点在作客户机获取数据的同时，也作为服务器为其他节点提供服务，所以能够快速高效地在网络上传递数据。将P2P这种网络特性引入视频点播服务，能够有效地地避免传统服务器的上述不足。BitTorrent协议是P2P网络中应用最为广泛的仂议，在当前的网络中已经存在多种以BitTorrent协议为基础的P2P点播系统。但是，低延迟和高流畅性始终是P2P点播研究开发和布署的重点和难点。 　　本文围绕如何设计一个兼具低延迟和高流畅度且服务器负载低的视频点播系统，对比分析了以BitTorrent协议为基础的三个具有代表性的视频点播系统，归纳了基于BitTorrent的视频点播系统的常用的性能评估方式。 　　 　　1　基于BitTorrent的视频点播系统 　　 　　BitTorrent采用了优秀的片选算法和“针锋相对(Tit-For-Tat)”的节点阻塞机制。片选算法并没有考???对时间的敏感性，因此不能够直接应用于点播系统。据我们了解，研究界将BitTorrent协议引入视频点播服务经历了三个阶段。第一个阶段是BitTorrent网络和中心服务器共存的模式，如BASS，Toast等，本文对BASS作了分析；第二个阶段是将BitTorrent的片选算法改造为适应于对时序有要求的点播模式，典型的代表有BiTos；第三个阶段是在对片选算法改进的基础上对阻塞机制也做了改进，典型的代表是Tribler系统。 　　 　　1.1　BASS 　　如图1所示，我们把BASS(由BitTorrent辅助的流媒体点播系统)归为第一代基于BitTorrent的视频点播系统。 　　 　　该系统针对中心服务器的带宽利用率对客户节点数的线性增长关系，在传统服务器旁再附加一个BitTorrent的tracker服务器，让客户机同时通过媒体服务器和BitTorrent网络下载播放数据。该方案延用了传统BitTorrent的tit-for-tat(针锋相对)和rarest-piece-first(最少片断优先)机制，通过对传统BitTorrent客户端的修改，不下载当前播放点之前的数据，减轻了传统媒体服务器的压力，使从Bifrorrcnt网络上获取的数据片断不再从媒体服务器获取，但没有考虑BitTorrent下载的片断和播放时间的同步。 　　 　　1.2　BiTos 　　我们把BiTos归为第二代基于BitTonrrnt的视频点播系统。BiTos的设计者借鉴了CoolStreaming的滑动窗口策略，通过给即将播放的数据片断更高的下载优先级满足了边下载边播放的需求；通过修改BitTorrent的机制，使得层叠网单独使用BitTorrent网络就能够提供流媒体服务。 　　BiTos在下载片断中执行以下平衡策略：①播放顺序优先，保证平滑的播放效果。②稀有优先原则，保证并行下载片段且在下载过程中丢弃已经超过播放期限(deadlihe)的数据片段。 　　BiTos的平衡策略通过以下四种手段实现：①将媒体文件的片断划分为四个集合：当前已接收到的所有的片断属于接收缓存区集合B；在当前播放点后m时段内的片断属于高优先级集合H；经预估在播放点到达之前不能够下载到的片断属于放弃下载的集合D；属于将要被播放的内容，且不属于前两个集合的片断归为剩余片断集合R。②添加一