基于P2P和CDN的監(jiān)控傳輸子系統(tǒng)的設計

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CDN網(wǎng)絡在進行分發(fā)時由于代理服務器存貯空間的有限性而造成應用性能的下降這一特性。利用半同步／半異步的模式進行框架設計，結合任務池和線程池等技術設計和實現(xiàn)了基于P2P，的CDN流媒體系統(tǒng)中媒體資源服務器和原始服務器之間的傳輸子系統(tǒng)，并提出了基于任務池閑置信息和系統(tǒng) 一運行參數(shù)統(tǒng)計信息相結合的有效動態(tài)線程池和任務池管理算法。根據(jù)各種運行參數(shù)信息動態(tài)評估系統(tǒng)當前的負載和壓力情況，并對任務池和線程池尺寸進行動態(tài)修改。通過與兩種傳統(tǒng)實現(xiàn)方式的實驗比較，發(fā)現(xiàn)在采用新算法后，顯著降低了CPU的負載，有效提高了系統(tǒng)效率和網(wǎng)絡吞吐量。
關鍵詞：內容分發(fā)網(wǎng)；對等網(wǎng)；半同步／半異步；任務池；線程池

O 引 言
對等網(wǎng)絡P2P(Peer-to-peer)技術是目前國際計算機網(wǎng)絡技術領域研究的一個熱點。該技術的雛形產(chǎn)生于20世紀70年代，典型代表是UseNet和FidoNet；而CDN內容分發(fā)網(wǎng)絡(Content Distri-bution Network)則是將網(wǎng)站的內容或媒體發(fā)布到最接近用戶的網(wǎng)絡“邊緣”，當用戶訪問時，系統(tǒng)自動無縫地把用戶重定向到邊緣服務器，從而減輕中心服務器和主干網(wǎng)絡的壓力，提升流媒體或網(wǎng)站的性能。
隨著網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展，流媒體內容在互聯(lián)網(wǎng)中大量傳播，對于高質量的流媒體分發(fā)服務體現(xiàn)得越加明顯，因而為大量用戶提供快速，高質量的流媒體分發(fā)服務成為了最近研究的熱點和難點。
在多媒體監(jiān)控系統(tǒng)中所要傳輸的數(shù)據(jù)量是相當大的，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)控點和監(jiān)控中心之間進行這些大量流媒體數(shù)據(jù)傳輸，服務器性能會直線下降?；诖吮疚陌?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/P2P">P2P技術引入到該多媒體監(jiān)控系統(tǒng)設計中主要做了如下改進：
(1)設計了基于P2P和CDN的監(jiān)控傳輸子系統(tǒng)。
(2)客戶利用P2P方式從邊緣服務器得到服務，同時原始服務器和邊緣服務器之間的內容發(fā)布也通過P2P方式進行，通過這種方式有效地利用了系統(tǒng)中網(wǎng)絡帶寬和主機資源，減輕了原始服務器和邊緣服務器的壓力，減少了主干網(wǎng)數(shù)據(jù)流量，降低了運營商的成本，提高了客戶的服務質量。
(3)為了緩解網(wǎng)絡I／O和磁盤I／O的矛盾，在傳輸子系統(tǒng)的設計中采用半同步／半異步的方式將網(wǎng)絡I／O與磁盤I／O分開，并通過任務池的方式進行緩沖。
(4)設計了線程池動態(tài)管理算法，有效減小了CPU的負載壓力，提高了網(wǎng)絡吞吐量和系統(tǒng)整體性能。
(5)針對傳統(tǒng)方式的缺點進行了有效的改進，利用半同步／半異步的方式建立系統(tǒng)框架，利用任務池對數(shù)據(jù)的讀寫請求進行封裝，采用線程池對任務池中的任務進行高效異步處理。通過對任務的閑置情況進行統(tǒng)計，并結合系統(tǒng)的當前資源利用情況，對任務池和線程池進行動態(tài)管理，降低了CPU的負載，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，邊緣服務器將會與若干客戶節(jié)點形成P2P網(wǎng)絡，提供高效的服務質量，便于降低服務器的負載。