CN101406060A - 应用对等（p2p）内容分发网络延时下载视频服务 - Google Patents

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Abstract

一种用于在对等网络中下载内容的系统和方法被描述为，包括：由第一对等机接收对等网络中的可用内容的列表，由该第一对等机请求一个内容单元的内容可用性信息，由该第一对等机接收内容可用性信息。一种用于在对等网络中下载内容的系统和方法还被描述为，包括：响应于对于该内容可用性信息的请求来传输内容可用性信息，其中该内容可用性信息包括一个内容单元的位置和对等网络中可提供该内容单元且接收预约来排定该内容单元的下载时间的每一个对等机的状态。该系统和方法还包括根据所述内容的预约允许延时下载该内容的能力。

Description

应用对等（P2P）内容分发网络延时下载视频服务
技术领域
本发明涉及网络，尤其涉及对等内容分发网络中视频服务的分发。
背景技术
由于规划和运营简单、成本低，对等(Peer to Peer，P2P)内容分发在近年来对媒体娱乐业产生了深远的影响。
P2P内容分发背后的理念是把客户计算机作为对等机来构成网络，从而可以利用客户资源存储和分发内容。服务提供者只需要较低的投资和维护成本用于协调内容分发。
传统的P2P内容分发能够支持流服务或即时下载服务，比如文件共享，或者音乐流/音乐下载。本发明处理使用对等内容分发网络(P2P CDN)的延时分发系统的具体问题和解决方案。
发明内容
对于诸如电影文件等大容量的内容，可以通过对等内容分发网络(content distribution network，CDN)实现延时下载。本发明描述了如何使用对等内容分发网络来实现这一延时下载服务。提供一个可以扩展P2P CDN中的目录服务的机制来为延时下载服务提供有关内容和对等机状态的未来信息，从而可以在非高峰时刻使用网络和计算机资源，进而提高基础硬件的输出效率。
传统的P2P CDN方案被用于音乐文件和/或小容量数据文件的下载，其相对于下载一个视频文件来说所需的带宽较小。一个标准清晰度(standard definition，SD)的DVD文件大于4GB，且该文件的实时脉冲流速率高达11Mbps。所以，视频文件的下载或流传输很慢。即使下行链路的容量足够大，其速度也将受到上行链路容量的限制，而上行链路的容量通常比下行链路的容量小得多。如果在现有的硬件设施上处理一个大容量的SD或HD视频内容，延时分发则是一个可行的替代方案。
传统的P2P CDN是由对等计算机构成的网络。如图1所示，该CDN的的边缘节点沿路径将内容推向客户计算机，内容的承载和分发都是通过使用对等机资源来实现的。因此，传统的P2P CDN的运作方式如下：
1.在对等机中，至少一个对等机需要运行一个目录服务，该目录服务从各对等机中收集内容可用性和可存取性信息。
2.一个对等机询问该目录服务，该目录服务返回包含内容可用性信息的消息。
3.然后，发出请求的对等机通过执行点对点下载从包含被请求内容的对等机上下载该内容。
传统P2P CDN中的目录服务提供关于内容和对等机状态的信息，因此，用户/客户(对等机)可以立即得知内容的可用性并决定是否进行下载。即时下载适用于下载小容量的内容。
在传统的P2P CDN中，如果一个对等机处于忙碌或去激活状态，该对等机上的内容则不能被其他对等机获取。根据本发明的一方面，一个对等机可以使其上的内容在将来的一个时段对其他对等机可用。本发明中，扩展/加强了P2P CDN的目录服务，从而可以通过修改对等机之间进行通信的协议来执行延时下载。
一种用于在对等网络中下载内容的系统和方法被描述为，包括：由一个第一对等机接收对等网络中的可用内容的列表，由该第一对等机请求一个内容单元的内容可用性信息，由该第一对等机接收内容可用信息。一种用于在对等网络中下载内容的系统和方法还被描述为，包括：响应于对于该内容可用性信息的请求来传输内容可用性信息，其中该内容可用信息包括一个内容单元的位置和对等网络中可提供该内容单元且接收预约来排定该内容单元的下载时间的每一个对等机的状态。该系统和方法还包括根据所述内容的预约允许延时下载该内容的能力。
附图说明
结合附图和下面的具体描述，可以更好地了解本发明。附图包括下文中简单描述的各图，其中，图上的相关数字代表类似的元件：
图1示出了传统对等内容分发网络中的数据流的示意图。
图2示出了本发明的扩展协议消息机制的流程图。
图3示出了本发明的延时目录服务机制的流程图。
图4示出了本发明的示意图。
具体实施方式
目录服务发送的消息清楚地阐释了目录服务和对等机之间的协议，例如，一个对等机可以获得P2P CDN中的可用内容的列表，以及有关该可用内容的如下信息：(1)承载该内容的对等机和(2)对等机的当前状态，如表1所示。内容可能在多个对等机上是可用的。目录服务或者欲获取该内容的对等机可以选取一个对等机来提供最符合发出请求的对等机所欲获取的内容。
  内容ID   可提供内容的对等机   对等机状态
  电影1   对等机2   激活(空闲)
  对等机4   激活(忙碌)
  对等机6   去激活(关机)
  电影3   对等机1   激活(服务中)
  对等机4   激活(忙碌)
  对等机6   去激活(关机)
表1P2P CDN的目录服务中的内容可用信息
该表显示：电影1可从对等机2，4，6中获取，电影3可从对等机1，4，6中获取。对等机1正在提供电影3的下载服务；对等机2处于空闲状态；对等机4忙于提供其他内容的下载服务；对等机6已关机。一个对等机可向对等机2请求下载电影1，因为对等机2当前处于空闲状态。然而，无法请求下载电影3，因为所有承载了电影3的对等机要么忙碌，要么已关机。文中描述了加强目录和对等机间的协议从而支持延时下载。即是说，一个对等机可以先对电影3提出下载请求，而在迟一些时候再下载该电影。延时下载可以通过在非高峰时刻利用网络资源而缓和流量负荷，也可以通过在相邻的对等机之间分配下载任务来减少流量负荷。
响应于内容可用性的请求提供未来时间安排信息，从而扩展目录服务。未来时间安排信息是基于对等机请求和对等机状态而生成的，该信息包括(1)内容的未来位置(见表2)和(2)对等机的未来状态(见表3)。虽然采用两个单独的表格进行说明，但是位置表和状态表是可以合并成一个表的。对等机的未来状态信息能够从对等机自身获取。例如，当一个对等机接入P2P组/网络中，该对等机可以确定其连接到该对等网络的时间段。并且，这一信息能够被定期更新。
  电影1   对等机2(当前)
  对等机1(1/20/05下午3时)
  对等机6(当前--1/20/05下午10时)
  电影2   对等机2(当前)
  对等机3(当前)
  对等机5(1/19/05下午11时)
表2目录服务中内容的未来位置信息
  对等机ID   服务时间表
  对等机1   服务中(1/20下午4-6时)(1/20下午8-10时)
  对等机2   服务中(1/20下午1-3时)
  对等机5   服务中
  对等机6   服务中
表3目录服务中对等机的未来状态信息
因此，延时下载服务可以通过以下示例性步骤得以支持(见图2)：
1)步骤205中，对等机A从目录服务中获取一个P2P网络中的可用内容的内容列表。
2)步骤210中，对等机A(向目录服务)提出对内容m的请求。
3a)步骤221中，目录服务返回(a)基于内容列表的m的位置(见表2)和(b)基于对等机状态列表的那些承载了内容m的对等机的状态(见表3)。
3b)步骤220中，向对等机A发出关于内容m可用性的响应。
4)步骤230中，对等机A向目录服务预约下载内容m所需的时间表。步骤231中，传输时间表包括源对等机(例如，对等机B)和下载所需内容的时间段(时间段T)。
5)步骤240和241中，目录服务向对等机A和对等机B返回一个对于时间段T＝[t1，t2]的已确认的时间表。
6)步骤245中，如果目录服务拒绝所需的时间表，则请求对等机A另作选择。
7)步骤250中，如果目录服务接受所选的时间表，对等机A则基于该时间表下载该内容m。
本方法要求连接到P2P CDN中的所有对等机都遵循目录服务所确认的时间表。对等机不但遵照时间表发出自身的请求，而且要遵照时间表为其他对等机提供服务。这一要求可能不容易达到，因为P2P网络的状态是很难预测的。比如说，对等机总能自行关机。
现描述对于对等机之间的协议做出的修改，这些修改支持被请求内容的延时下载，直到网络资源可被使用。该下载任务不但可以响应于请求而得到延时，而且可以一直延迟到网络资源能被使用的时候。该方法在此处被称为延时目录服务。图3示出了一个示例实施例，其包括以下步骤：
1)步骤205中，一个对等机(对等机A)从P2P CDN内容的P2P CDN目录服务中接收内容列表。
2)步骤310中，对等机A向目录服务提出对于内容m的请求，且等待目录服务的响应。该响应将被执行，例如，在承载目录服务的对等机上运行的软件中执行。
3)步骤320中，目录服务使对等机A提出的请求排队。根据步骤321，排队顺序可以是先进先出的或者是按时限的，也或者是按照其他模式的。
4)步骤330和331中，目录服务向对等机A发出被请求内容的可用性信息，包括，哪个对等机可以提供内容m，什么时候(什么时间段)将会出现一个能够满足对等机A对内容m的请求的对等机(比如，对等机B)。
5)步骤340中，对等机A将在随后根据延时目录服务的时间表下载内容m。
目录服务确定何时向对等机A发送一个更新内容m的内容可用性信息的消息。因为各请求按照优选的顺序进行排队，所以该目录服务控制着对等机的所有请求的下载顺序。例如，通过先向对等机C发送目录更新消息，目录服务可以选择使对等机B在服务于对等机A之前先服务于对等机C。比如，这一过程之所以得以实现，是因为对等机C提出的请求先于对等机A提出的请求。
现参照图4，目录服务(至少由一个对等机承载)包含每个对等机的状态、当前内容的位置和未来可用性(内容的和对等机的)。目录服务持续地收集内容和对等机的状态信息(见图4中的数据流线1)。当对等机A向目录服务中请求内容m(见图4中的数据流线2)时，目录服务能够立即响应对等机A并发出下载指令，进而从一个已经具有或在未来某一时间段具有内容m的一个对等机上下载该内容。图4中阐释了两种情况。在第一种情况下，目录服务响应对等机A，使其在t时从对等机B中下载内容m(见图4中的数据流线3)。在第二种情况下，对等机B在当前时刻不具有内容m。对等机C在当前时刻具有内容m。然而，目前对等机C处于去激活或者忙碌状态，所以，目录服务指示对等机C在t0＜t时间内向对等机B提供内容m的下载(见图4中的数据流线4)。在第二种情况下，目录服务并不是直接响应对等机A(见图4中的数据流线3)，而是一直等到网络资源可用时，在时间t时指令对等机A从对等机B中下载内容m(见图4中的数据流线5)。无论哪种情况，对等机A都是基于目录服务的指令/指示，在t时向对等机B请求下载内容m(见图4中的数据流线6)。
两种方法均可用于内容分条(content striping)，因为每段内容都被认为是独立的以及小容量的内容。内容分条就是把内容分成更小的单元，而每个单元均可在某一组对等机中获取。发出请求的对等机被告知被请求电影的内容单元的总数，而目录服务可以安排多个对等机输出所述独立的内容单元的时间。而这一点是比较复杂的，因为发出请求的对等机必须在接收所述多个单元时为其预留空间，且对其排序，然而，这就表示：并行发送和接收单元时内容的接收速度快于串行发送和接收单元时内容的接收速度。
P2P CDN的增强技术也可用于基于P2P CDN的个人网络存储器(PNS)，其中，网络存储资源更可靠，而此处描述的增强技术将得以有效地应用。
需要明确的是，本发明可应用于不同形式的硬件、软件、固件、特殊用途的处理器、或者其组合。优选地，本发明应用于硬件和软件的组合。此外，所执行的软件最好是程序存储设备上具体包含的应用程序。该应用程序可以上载到一个具有任意匹配结构的机器中，并由该机器运行。优选地，该机器在计算机平台上运行，而该计算机平台又包含各种硬件，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)、随机存储器(RAM)、以及输入/输出(I/O)接口。该计算机平台还包括操作系统和微指令代码。此处所述的各种方法和功能要么是微指令代码的一部分，要么是应用程序的一部分(或者是二者的结合)，且应用程序在操作系统中运行。另外，可以把其他各种外围设备连接到计算机平台上，比如，附加的数据存储设备或者打印设备。
仍需明确的是，由于附图中描述的一些系统组成部分和方法步骤优选地应用于软件中，系统组成部分的实际连接关系(或方法步骤)会随着本发明的应用方式的改变而改变。鉴于上述启示，本领域的普通技术人员将能够想到这些设备或配置，以及和本发明中的相类似的设备或配置。

Claims (24)

1.一种在对等网络中下载内容的方法，所述方法包括：
第一对等机接收所述对等网络中的可用内容的列表；
所述第一对等机请求一个内容单元的内容可用性信息；以及
所述第一对等机接收内容可用性信息。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括，预约安排所述内容单元的下载时间。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
所述第一对等机接收所述预约的确认；以及
下载所述内容单元。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括，接收所述预定的否决。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述内容可用性信息包括所述内容单元的位置和所述对等网络中能够提供所述内容单元的每一个对等机的状态。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述时间表包括一个第二对等机和所述第二对等机能够允许所述内容单元的所述下载的时间段。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对等网络是无线的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对等网络是一个内容分发网络。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括，延时下载所述内容单元。
10.一种在对等网络中下载内容的系统，包括：
用于接收所述对等网络中的可用内容的列表的第一对等机中的装置；
用于请求一个内容单元的内容可用性信息的所述第一对等机中的装置；
用于接收内容可用性信息的所述第一对等机中的装置。
11.根据权利要求10所述的系统，还包括，用于预约所述内容单元的下载时间的装置。
12.根据权利要求11所述的系统，还包括：
用于接收所述预约的确认的所述第一对等机中的装置；以及
用于下载所述内容单元的装置。
13.根据权利要求11所述的系统，还包括，用于接收所述预约的否决的装置。
14.根据权利要求10所述的系统，其中，所述对等网络是无线的。
15.根据权利要求10所述的系统，其中，所述对等网络是一个内容分发网络。
16.根据权利要求10所述的系统，还包括，用于延时下载所述内容单元的装置。
17.一种在对等网络中下载内容的方法，所述方法包括：
响应于对内容可用性信息的请求，发送所述内容可用性信息，其中，所述内容可用性信息包括一个内容单元的位置和所述对等网络中能够提供所述内容单元的每一个对等机的状态；以及
接收用于安排所述内容单元的下载时间的预约。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括，发送所述预约的确认。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述对等网络是无线的。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述对等网络是一个内容分发网络。
21.根据权利要求17所述的方法，还包括，延时下载所述内容单元。
22.一种在对等网络中下载内容的系统，包括：
响应于对内容可用性信息的请求，用于发送所述内容可用性信息的装置，其中，所述内容可用性信息包括一个内容单元的位置和所述对等网络中能够提供所述内容单元的每一个对等机的状态；以及
用于接收安排所述内容单元的下载时间的预约的装置。
23.根据权利要求22所述的系统，还包括，发送所述预约的确认的装置。
24.根据权利要求22所述的系统，还包括，用于所述内容单元的延时下载的装置。
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