CN101350740A - 一种导致QoS异常因素的检测方法和系统 - Google Patents

一种导致QoS异常因素的检测方法和系统 Download PDF

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CN101350740A CNA2007101254363A CN200710125436A CN101350740A CN 101350740 A CN101350740 A CN 101350740A CN A2007101254363 A CNA2007101254363 A CN A2007101254363A CN 200710125436 A CN200710125436 A CN 200710125436A CN 101350740 A CN101350740 A CN 101350740A
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Abstract

本发明提供一种导致QoS异常因素的检测方法包括如下步骤：接收服务器分片后的点对点P2P的数据码流；根据数据码流判断节点的数据流是否存在数据丢失信息；若存在数据丢失信息，根据域值参数确定导致QoS异常的因素。同时，本发明实施例还提供一种导致QoS异常因素的检测系统。本发明使得QoS异常信息能头准确定位到域，QoS异常因素的也可以被准确检测，保证了P2P系统中QoS异常信息可以被准确检测，使得系统中的QoS能够真正得到保证。

Description

一种导致QoS异常因素的检测方法和系统
技术领域
本发明涉及QoS(Quality of Service，服务器质量)异常检测技术，尤其涉及一种QoS异常检测方法、系统及装置。
背景技术
随着科学的发展和技术的进步，越来越多的媒体技术走进千家万户，其中P2P(Peer to Peer，点对点)技术是流媒体直播技术中应用的较为广泛的技术，也成为业界研发的重点。
传统的流媒体直播系统中，客户端的流媒体数据均由流媒体服务器(Media Server，MS)实时提供，虽然骨干网络不断升级，但随着用户(Client)的数量不断增加，也给骨干网络带来冲击，同时也加大了媒体服务器的负荷。因此，媒体服务器的性能及QoS成为系统的瓶颈。为了解决媒体服务器性能和QoS的问题，P2P的技术得到了广泛的应用，其主要是通过网络中的节点(Peer)实时接收并上传媒体数据，通过用户之前的相互协作，充分利用边缘网络资源，不再要求媒体服务器提供全部数据，甚至不需要媒体服务器的任何数据，就可以观看直播的节目。
P2P直播流媒体技术虽然突破了传统直播系统的瓶颈，但也引入了新的问题。在传统直播系统中，所有的媒体数据都来自媒体服务器，媒体服务器是由运营商提供，相对稳定，可提供可靠的服务。而在P2P直播系统中，用户的媒体数据来源除了媒体服务器外，还有部分来自其他用户。由于用户的行为不可预测、不可控制，所以用户不能提供可靠的服务。
业界解决上述问题的方法是通过统计一定时间内发出的数据量来计算上行带宽，即：带宽＝数据量/时间，由此得出节点提供服务的能力，作为节点服务质量的依据，从而进行QoS异常检测，通过QoS异常检测信息来保证QoS。
发明人在实现本发明的过程中发现现有技术中至少存在如下问题：上行带宽是通过公式(带宽＝数据量/时间)计算的，但是由于统计的时间是有限的，而且数据的传输不可能保证一直是一个稳定的带宽传输，所以计算结果的误差较大；并且该方案是通过计算节点发出的数据量来统计的，实际上节点发出的数据量与接收者接收的数据量还可能存在差异，导致该方法计算得到的带宽数据及其不稳定，系统的QoS并不能真正得到保证。
发明内容
有鉴于此，实有必要提供一种导致QoS异常因素的检测方法，来解决现有的P2P系统中QoS异常信息不能被准确检测的问题。
同时，提供一种导致QoS异常因素的检测系统，来解决现有的P2P系统中QoS异常信息不能被准确检测的问题。
一种导致QoS异常因素的检测方法，包括如下步骤：
接收服务器分片后的点对点P2P的数据码流；
根据所述数据码流判断节点的数据流是否存在数据丢失信息；
若存在数据丢失信息，根据域值参数确定导致QoS异常的因素。
一种导致QoS异常因素的检测系统，包括：
接收模块，用于接收服务器分片后的点对点P2P的数据码流；
数据丢失信息判断模块，用于根据所述数据码流判断节点的数据流是否存在数据丢失信息；
异常因素确定模块，用于根据域值参数确定导致QoS异常的因素。
与现有技术相比，本发明实施例通过接收服务器分片后的点对点P2P的数据码流；根据数据码流判断节点的数据流是否存在数据丢失信息；在节点的数据流存在数据丢失信息时，根据域值参数确定导致QoS异常的因素，使得QoS异常信息能头准确定位到域，QoS异常因素的也可以被准确检测，保证了P2P系统中QoS异常信息可以被准确检测，使得系统中的QoS能够真正得到保证。
附图说明
图1为本发明实施例节点拓扑网络结构示意图。
图2为本发明实施例QoS异常检测系统结构示意图。
图3为本发明实施例P2P直播码流分片示意图。
图4为本发明实施例第一个检测周期T1的记录示意图。
图5为本发明实施例第n个检测周期Tn的记录示意图。
图6为本发明实施例QoS异常检测方法整体流程示意图。
图7为本发明实施例QoS异常检测方法详细流程示意图。
具体实施方式
请参看图1，图1为本发明实施例节点拓扑网络结构示意图。本实施例以P2P直播系统为例进行说明，在P2P直播系统中，网络拓扑结构存在多种模型，但可就一个节点在拓扑中的位置，可以定义如下：节点T(Peer T)存在n(n＞＝1)个父节点为节点T提供数据流，同时给m(m＞＝1)个子节点提供数据流。
节点T的QoS异常种类包括：上行带宽异常、下行带宽异常和网络类异常，上行带宽异常也可以称为父节点异常，下行带宽异常也可以称为子节点异常。请结合参看图2，本发明实施例QoS异常检测系统200包括：接收模块202、分片存储模块204、数据丢失信息判断模块206、异常因素确定模块208和异常处理模块222。
接收模块202用于接收服务器分片后的点对点P2P的数据码流，本实施例中以媒体服务器从直播源接收到一定的数据码流为例(如：1316B)。
分片存储模块204，用于存储将服务器分片后的点对点P2P的数据码流。本实施例中，将数据分片结构请结合参看图3的数据分片，即：在该数据加上一个头head信息，head信息中包括分片编号(顺序编号，该编号与播放顺序保持一致)，时间戳(取媒体服务器的当前系统时间)。由此，可以得到任意两个分片之间的时间间隔，假设直播源与媒体服务器之间的网络是可靠的，则该间隔可以视为两个分片之间的数据能维持的时间。例如，本实施例中从分片100到分片126，可以播放的时间近似等于1285789-1278636＝7153ms。
数据丢失信息判断模块206，用于根据数据码流判断节点的数据流是否存在数据丢失信息。异常因素确定模块208，用于根据域值参数确定导致QoS异常的因素。本实施例中，异常因素确定模块208还包括：周期触发检测单元210、父节点QoS指数计算单元212、异常统计单元214、异常类型判断单元216、父节点异常上报单元218和子节点异常数据检测单元220。
周期触发检测单元210，用于检测时间周期并触发QoS检测。本实施例中，QoS检测周期T触发，第一次检测时，记录父节点F发送过来的大分片S1及该分片的时间戳T1，以后第n(n＞＝2)个周期检测时，获取父节点F发送的最大分片Sn及该分片的时间戳Tn。
父节点QoS指数计算单元212，用于计算父节点F的QoS指数并判断该QoS指数是否异常。本实施例中，以下两种情况视为异常：
A)假设数据正常时，S(n-1)到Sn分片需要有An个来自父节点F，实际从S(n-1)分片到Sn分片有Bn个来自父节点F，如果S(n-1)到Sn之间来自父节点F的数据分片丢失率达到域值，视为异常，即：
(An-Bn)/Bn＞L
B)如果数据正常，在n个周期应该接收到可以播放(n-1)*T的分片，如果数据流延时达到域值，视为异常，即：
(n-1)*T-(Tn-T1)＞D
其中，本实施例中域值参数包括丢失率域值L和延时域值D。
L；数据丢失率域值，即：在一段时间内应该接收到某个父节点w个数据分片，子节点实际接收X个，丢失(L-X)/W，当该值大于L时，数据流异常；
D；时间延时域值，即：在一段时间R内，子节点接收到的数据分片可以播放的时间为V，时间延时为R-V，当该值大于D时，数据流异常。
检测A)时也可以采用如下方法：
假设数据正常时，S1到Sn分片需要有An个来自父节点F，实际从S1分片到Sn分片有Bn个来自父节点F，如果S1到Sn之间来自父节点F的数据分片丢失率达到域值，视为异常，即：
(An-Bn)/Bn＞L
以下以具体应用实例来说明：设置检测周期T＝6000ms，数据丢失率域值为L＝20％，时间延时域值D＝8000ms；
假设节点F为节点T的父节点，提供分片号为被5整除的分片，第一个检测周期，数据请参看图4(白色代表还未接收，其他灰色方格代表已经接收)。第一个检测周期记录S1＝75，T1＝122432；第n＝5个周期检测记录Sn＝995，Tn＝144978；
1.计算分片丢失率
在n＝5的周期内应该接收来自节点F的分片数A5＝(995-775)/5+1＝23，实际接收B5＝21，分片丢失率＝(23-21)/23＝8.7％＜20％，分片丢失率正常。
2.计算时间延时
在n＝5的检测时，接收的最大分片的时间戳T5＝144978，第一个周期记录最大分片的时间戳T1＝122432，当前周期时间延时＝(n-1)*T-(T5-T1)＝(5-1)*6000-(144978-122432)＝1454ms＜8000ms，时延正常。
因此，父节点F在第n＝5个周期QOS检测正常。
异常统计单元214，用于统计QoS异常节点数目。本实施例中，根据计算出来的父节点QoS异常数目进行统计。
异常类型判断单元216，用于判断QoS异常的类型，本实施例中QoS异常的类型包括：上行带宽异常、下行带宽异常和网络异常等。
子节点下行能力异常的判定：
QOS周期T触发，假设在该周期检测中，节点有n个父节点，通过单个父节点QOS检测策略可以检测出与y个父节点之间的数据传输异常，如果y/n＞Y，则节点的下行能力不足；
域值参数：
Y；下行带宽不足域值，即：假设节点有n个父节点，检测发现与y个父节点之间的数据传输异常，当y/n＞Y时，则该节点的下行带宽不足。
子节点判断并非自身下行能力不足时，则向父节点发送接收数据异常通知。
父节点上行能力异常的判定：
QOS周期T触发，假设在该周期检测中，节点有k个子节点，其中在该周期内有u个子节点上报本节点数据传输异常，如果u/m＞U，则节点的上行能力不足；
域值参数：
U；上行带宽不足域值，即：假设节点有m个子节点，检测发现与u个子节点之间的数据传输异常，当u/m＞U时，则该节点的上行带宽不足。
网络异常的判定：
当QOS检测存在某些数据流异常，通过子节点下行能力异常判断并非子节点因素所致，通知相应的父节点，而父节点通过上行能力异常判断也并非父节点因素导致，该情况视为网络异常。
父节点异常上报单元218，用于上报当前节点QoS异常，本实施例中，该异常为非下行异常，该异常可以包括：上行异常和网络异常等。
子节点异常数据检测单元220，用于检测当前周期接收子节点上报QoS异常的数目。本实施例中，计算子节点QoS异常数目与计算父节点QoS异常数目类似，不再赘述。
本发明实施例通过接收服务器分片后的点对点P2P的数据码流；根据数据码流判断节点的数据流是否存在数据丢失信息；在节点的数据流存在数据丢失信息时，根据域值参数确定导致QoS异常的因素，使得QoS异常信息能头准确定位到域，QoS异常因素的也可以被准确检测，保证了P2P系统中QoS异常信息可以被准确检测，使得系统中的QoS能够真正得到保证。通过时间戳机制屏蔽了码率的波动因素，并且通过时间戳机制引进了时延异常，可以及时检测出数据流的异常，并综合考虑各种导致数据流异常的因素，通过统计原理来判断，比较QoS异常的场景，有利于拓扑结构的优化调整，防止对QoS异常的不准确判定。
请结合参看图6，本发明实施例QoS异常检测方法包括如下步骤：
步骤602，接收服务器分片后的点对点P2P的数据码流，本实施例中以媒体服务器从直播源接收到一定的数据码流为例(如：1316B)。本实施例中，将数据分片结构请结合参看图3的数据分片，即：在该数据加上一个头head信息，head信息中包括分片编号(顺序编号，该编号与播放顺序保持一致)，时间戳(取媒体服务器的当前系统时间)。由此，可以得到任意两个分片之间的时间间隔，假设直播源与媒体服务器之间的网络是可靠的，则该间隔可以视为两个分片之间的数据能维持的时间。例如，本实施例中从分片100到分片126，可以播放的时间近似等于1285789-1278636＝7153ms。
步骤604，根据所述数据码流判断节点的数据流是否存在数据丢失信息。
步骤606，根据域值参数确定导致QoS异常的因素。本实施例中，以下两种情况视为异常：
A)假设数据正常时，S(n-1)到Sn分片需要有An个来自父节点F，实际从S(n-1)分片到Sn分片有Bn个来自父节点F，如果S(n-1)到Sn之间来自父节点F的数据分片丢失率达到域值，视为异常，即：
(An-Bn)/Bn＞L
B)如果数据正常，在n个周期应该接收到可以播放(n-1)*T的分片，如果数据流延时达到域值，视为异常，即：
(n-1)*T-(Tn-T1)＞D
其中，本实施例中域值参数包括丢失率域值L和延时域值D。
L；数据丢失率域值，即：在一段时间内应该接收到某个父节点w个数据分片，子节点实际接收X个，丢失(L-X)/W，当该值大于L时，数据流异常；
D；时间延时域值，即：在一段时间R内，子节点接收到的数据分片可以播放的时间为V，时间延时为R-V，当该值大于D时，数据流异常。
检测A)时也可以采用如下方法：
假设数据正常时，S1到Sn分片需要有An个来自父节点F，实际从S1分片到Sn分片有Bn个来自父节点F，如果S1到Sn之间来自父节点F的数据分片丢失率达到域值，视为异常，即：
(An-Bn)/Bn＞L
请结合参看图7，本发明实施例QoS异常检测方法，包括如下步骤：
步骤702，接收服务器分片后的点对点P2P的数据码流，本实施例中以媒体服务器从直播源接收到一定的数据码流为例(如：1316B)。本实施例中，将数据分片结构请结合参看图3的数据分片，即：在该数据加上一个头head信息，head信息中包括分片编号(顺序编号，该编号与播放顺序保持一致)，时间戳(取媒体服务器的当前系统时间)。由此，可以得到任意两个分片之间的时间间隔，假设直播源与媒体服务器之间的网络是可靠的，则该间隔可以视为两个分片之间的数据能维持的时间。例如，本实施例中从分片100到分片126，可以播放的时间近似等于1285789-1278636＝7153ms。
步骤704，检测时间周期并触发QoS检测。本实施例中，QoS检测周期T触发，第一次检测时，记录父节点F发送过来的大分片S1及该分片的时间戳T1，以后第n(n＞＝2)个周期检测时，获取父节点F发送的最大分片Sn及该分片的时间戳Tn。
步骤706，根据所述数据码流判断节点的数据流是否存在数据丢失信息，计算父节点F的QoS指数并判断该QoS指数是否异常。本实施例中，以下两种情况视为异常：
A)假设数据正常时，S(n-1)到Sn分片需要有An个来自父节点F，实际从S(n-1)分片到Sn分片有Bn个来自父节点F，如果S(n-1)到Sn之间来自父节点F的数据分片丢失率达到域值，视为异常，即：
(An-Bn)/Bn＞L
B)如果数据正常，在n个周期应该接收到可以播放(n-1)*T的分片，如果数据流延时达到域值，视为异常，即：
(n-1)*T-(Tn-T1)＞D
其中，本实施例中域值参数包括丢失率域值L和延时域值D。
L；数据丢失率域值，即：在一段时间内应该接收到某个父节点w个数据分片，子节点实际接收X个，丢失(L-X)/W，当该值大于L时，数据流异常；
D；时间延时域值，即：在一段时间R内，子节点接收到的数据分片可以播放的时间为V，时间延时为R-V，当该值大于D时，数据流异常。
检测A)时也可以采用如下方法：
假设数据正常时，S1到Sn分片需要有An个来自父节点F，实际从S1分片到Sn分片有Bn个来自父节点F，如果S1到Sn之间来自父节点F的数据分片丢失率达到域值，视为异常，即：
(An-Bn)/Bn＞L
以下以具体应用实例来说明：设置检测周期T＝6000ms，数据丢失率域值为L＝20％，时间延时域值D＝8000ms；
假设节点F为节点T的父节点，提供分片号为被5整除的分片，第一个检测周期，数据请参看图4(白色代表还未接收，其他灰色方格代表已经接收)。第一个检测周期记录S1＝75，T1＝122432；第n＝5个周期检测记录Sn＝995，Tn＝144978；
1.计算分片丢失率
在n＝5的周期内应该接收来自节点F的分片数A5＝(995-775)/5+1＝23，实际接收B5＝21，分片丢失率＝(23-21)/23＝8.7％＜20％，分片丢失率正常。
2.计算时间延时
在n＝5的检测时，接收的最大分片的时间戳T5＝144978，第一个周期记录最大分片的时间戳T1＝122432，当前周期时间延时＝(n-1)*T-(T5-T1)＝(5-1)*6000-(144978-122432)＝1454ms＜8000ms，时延正常。
因此，父节点F在第n＝5个周期QOS检测正常。
步骤708，统计QoS异常节点数目。本实施例中，根据计算出来的父节点QoS异常数目进行统计。
步骤710，判断QoS异常的类型是否属于下行异常，若属于下行异常，执行步骤712，若不属于下行异常执行步骤714。本实施例中，子节点下行能力异常的判定：
QOS周期T触发，假设在该周期检测中，节点有n个父节点，通过单个父节点QOS检测策略可以检测出与y个父节点之间的数据传输异常，如果y/n＞Y，则节点的下行能力不足；
域值参数：
Y；下行带宽不足域值，即：假设节点有n个父节点，检测发现与y个父节点之间的数据传输异常，当y/n＞Y时，则该节点的下行带宽不足。
子节点判断并非自身下行能力不足时，则向父节点发送接收数据异常通知。
步骤712，针对下行异常进行处理，执行完步骤716后，结束本流程。
步骤714，上报当前节点QoS异常，本实施例中，该异常为非下行异常，该异常可以包括：上行异常和网络异常等。
步骤716，检测当前周期接收子节点上报QoS异常的数目，本实施例中，计算子节点QoS异常数目与计算父节点QoS异常数目类似，不再赘述。
步骤718，判断是否是上行异常，若是上行异常执行步骤720，若不是上行异常，执行步骤722。父节点上行能力异常的判定：
QOS周期T触发，假设在该周期检测中，节点有k个子节点，其中在该周期内有u个子节点上报本节点数据传输异常，如果u/m＞U，则节点的上行能力不足；
域值参数：
U；上行带宽不足域值，即：假设节点有m个子节点，检测发现与u个子节点之间的数据传输异常，当u/m＞U时，则该节点的上行带宽不足。
网络异常的判定：
当QOS检测存在某些数据流异常，通过子节点下行能力异常判断并非子节点因素所致，通知相应的父节点，而父节点通过上行能力异常判断也并非父节点因素导致，该情况视为网络异常。
步骤720，执行上行异常处理，执行完步骤720后，结束本流程。
步骤722，执行网络异常处理，执行完步骤722后，结束本流程。
本发明实施例通过接收服务器分片后的点对点P2P的数据码流；根据数据码流判断节点的数据流是否存在数据丢失信息；在节点的数据流存在数据丢失信息时，根据域值参数确定导致QoS异常的因素，使得QoS异常信息能头准确定位到域，QoS异常因素的也可以被准确检测，保证了P2P系统中QoS异常信息可以被准确检测，使得系统中的QoS能够真正得到保证。通过时间戳机制屏蔽了码率的波动因素，并且通过时间戳机制引进了时延异常，可以及时检测出数据流的异常，并综合考虑各种导致数据流异常的因素，通过统计原理来判断，比较QoS异常的场景，有利于拓扑结构的优化调整，防止对QoS异常的不准确判定。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的饿硬件来完成，所属的程序可以存储于一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括如下全部或部分步骤：
接收服务器分片后的点对点P2P的数据码流；
根据数据码流判断节点的数据流是否存在数据丢失信息；
若存在数据丢失信息，根据域值参数确定导致QoS异常的因素。
所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁盘、光盘等。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种导致QoS异常因素的检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
接收服务器分片后的点对点P2P的数据码流；
根据所述数据码流判断节点的数据流是否存在数据丢失信息；
若存在数据丢失信息，根据域值参数确定导致QoS异常的因素。
2.如权利要求1所述的导致QoS异常因素的检测方法，其特征在于，所述根据域值参数确定导致QoS异常的因素包括：根据域值参数确定下行带宽异常，和/或根据域值参数确定上行带宽异常。
3.如权利要求2所述的导致QoS异常因素的检测方法，其特征在于，所述根据域值参数确定下行带宽异常包括：Qos异常的父节点数目与父节点总数的比值超过域值时，判定为该父节点QoS异常。
4.如权利要求2所述的导致QoS异常因素的检测方法，其特征在于，所述根据域值参数确定上行带宽异常包括：上报本节点QoS异常的子节点数目与子节点总数的比值超过域值时，判定为该子节点QoS异常。
5.如权利要求1所述的导致QoS异常因素的检测方法，其特征在于，所述服务器分片后的点对点P2P的数据码流包括：数据分片的分片号和/或时间戳信息。
6.如权利要求5所述的导致QoS异常因素的检测方法，其特征在于，该方法利用数据分片和时间戳信息来计算数据流的延时。
7.如权利要求5所述的导致QoS异常因素的检测方法，其特征在于，该方法还包括：根据数据丢失信息和/或延时信息来判断父节点QoS是否异常。
8.如权利要求1所述的导致QoS异常因素的检测方法，其特征在于，所述统计根据域值参数确定导致QoS异常的因素包括：上行带宽异常因素和下行带宽异常因素。
9.如权利要求8所述的导致QoS异常因素的检测方法，其特征在于，该方法包括步骤：
计算父节点QoS异常因素来确定下行带宽是否异常，计算子节点QoS异常因素来确定上行带宽是否异常。
10.如权利要求1所述的导致QoS异常因素的检测方法，其特征在于，该方法包括：当确定QoS异常因素为非上行带宽异常和非下行带宽异常时，确定QoS异常因素为网络异常因素。
11.一种导致QoS异常因素的检测系统，其特征在于，该系统包括：
接收模块，用于接收服务器分片后的点对点P2P的数据码流；
数据丢失信息判断模块，用于根据所述数据码流判断节点的数据流是否存在数据丢失信息；
异常因素确定模块，用于根据域值参数确定导致QoS异常的因素。
12.如权利要求11所述的导致QoS异常因素的检测系统，其特征在于，该系统进一步包括：
分片存储模块，用于存储将所述服务器分片后的点对点P2P的数据码流。
13.如权利要求12所述的QoS异常检测系统，其特征在于，所述异常因素确定模块还包括：
QoS指数计算单元，用于计算父节点的QoS指数并判断该QoS指数是否异常；
异常类型判断单元，用于判断QoS异常的类型，该类型包括上行带宽异常和下行带宽异常。
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