CN102497387A - 一种基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法，将计算调度的压力分布到各个客户端peer上执行，请求客户端一次向服务器端请求多个分片，服务器端向客户端返回一个列表集合，客户端结合该列表集合分析选择适合的分发客户端，该分析包括了地理位置，运营商，网段，已播放比例，历史播放稳定性等信息。本发明所述的基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法，利用客户端peer所在的地理位置，运营商，网段，带宽，历史播放行为和当前播放上下文，选择最适合分发分片内容的一组客户端peer，有效提高P2P网络分片内容分发的效率。

Description

一种基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法

技术领域

本发明涉及在线Flash视频分发，具体说是一种基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法。所述P2P(点对点)客户端即指本领域中所称的Peer。

背景技术

现有的P2P客户端之间的在线Flash视频分发(在线视频播放)，以服务器端(P2P Server)的调度为基础，需要先将完整的Flash视频分割成若干分片内容(即视频分片文件，简称为分片)后再进行分发，P2P客户端需要较大的磁盘缓存空间用于存储分片内容，而且这种分发方式对服务器端的调度能力(实质是计算能力)要求较高，如果P2P客户端较多，服务器端的调度可能出现混乱，影响用户观看视频的流畅性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法，利用客户端peer(指分发客户端)所在的地理位置，运营商，网段，带宽，历史播放行为和当前播放上下文，选择最适合分发分片内容的一组客户端peer，有效提高P2P网络分片内容分发的效率。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法，其特征在于：

步骤1，请求客户端peer发起播放某一视频的请求，请求参数包括所请求播放的视频的分片内容列表；

步骤2，服务器端P2P server接收该请求并返回一个列表集合，该列表集合的每一行包括：存储有所请求播放的视频的分片内容的某个分发客户端Peer，以及该分发客户端peer拥有的分片内容列表；

步骤3，请求客户端peer通过该列表集合形成一个分片分布矩阵，再根据分片内容的分布情况，各分发客户端Peer的地理位置、运营商、网段，各分发客户端Peer是否快结束播放，来决定向哪些分发客户端Peer请求某个分片内容；

步骤4，请求客户端peer定期向服务器端P2P server汇报自己拥有哪些分片内容，当前所播放的视频的已播放时长；

步骤5，服务器端P2P server接收请求客户端peer的定期汇报信息，记录各个请求客户端peer拥有哪些分片内容，当前所播放的视频的已播放时长。

在上述技术方案的基础上，把CDN作为一个特殊的分发客户端Peer返回给请求客户端peer，当其他分发客户端Peer没有办法提供服务时，由CDN直接提供服务。

在上述技术方案的基础上，请求客户端peer发起的请求用JSON格式来表达。

在上述技术方案的基础上，当服务器端P2P server接收某一请求客户端peer的请求后，计算出能够作为分发客户端Peer的集合，各分发客户端peer拥有的分片内容列表，各分发客户端peer当前所播放的视频的已播放时长，和各分发客户端peer的稳定性；

其中，P2P Server利用如下办法计算某分发客户端peer的稳定性，

稳定性stability计算公式如下：

stability＝(percent_1+percent_2+…percent_n)/n

stability∈[0，1]

客户端peer针对各个视频的播放比例，用percent_1，..，percent_n来表示，

stability值越大，表明该分发客户端peer观看当前视频的总时间越长。

在上述技术方案的基础上，请求客户端peer获得服务器端P2Pserver返回的列表集合以后，针对所请求的每个分片内容，依照地理位置，运营商，网段，播放时长比例，在各分发客户端Peer中寻找最适合传输该分片内容的客户端，该选择过程遵循以下优先策略：

1.优先选择地理位置相近的分发客户端peer；

2.优先选择同一运营商内的分发客户端peer；

3.优先选择同一网段内的分发客户端peer；

4.优先选择服务压力较小的分发客户端peer；分发客户端peer承担的分片传输任务越多，认为其服务压力越大；

5.优先选择已播放比例较大的分发客户端peer；已播放比例越大，该视频越快结束，这样的话，当前分发客户端peer存储的分片内容越早失效，因而要尽快将其传输出去，保证物尽其用；

6.优先选择历史播放较为稳定的分发客户端peer，一个分发客户端peer的历史播放行为越稳定，它越可能稳定的提供传输服务。

本发明所述的基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法，利用客户端peer所在的地理位置，运营商，网段，带宽，历史播放行为和当前播放上下文，选择最适合分发分片内容的一组客户端peer，有效提高P2P网络分片内容分发的效率。

本发明所述的基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法，将视频分发的计算分布到客户端peer来执行，而P2P Server(P2P服务器端)只执行单纯的索引工作，即：P2P Server只需要记录peer的信息(IP，观看时长)，peer包含的分片内容等。这样的话，就将大量的计算分散到各个客户端peer。

假设全部在P2P Server端执行分发的情况：P2P Server既要做索引工作，同时还需要为每个客户端peer的请求计算出最终的分发路径；而P2P Server同时会接收到成千上万的客户端peer请求，这对P2P Server产生很大的压力，易造成响应不及时，请求客户端迟迟得不到分发指令的情况。

所述分发指令可以视作三元组：

<请求客户端peer_id，分片segment_id，分发客户端peer_id>，

表示客户端身份标识号码为peer_id的请求客户端向客户端身份标识号码为peer_id的分发客户端请求分片身份标识号码为segment_id的分片内容。请求客户端和分发客户端的客户端身份标识号码为peer_id是不同的，此种通过身份标识号码id区分客户端和分片内容的方式为现有公知技术，不再详述。

附图说明

本发明有如下附图：

图1本发明所述的P2P系统架构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

在线视频播放系统中采用P2P机制，既要有资源定位技术，也要有视频内容分发技术。前者解决哪些客户端peer拥有所需的分片内容的问题；在已经找到这些客户端peer的情况下，后者着重解决分片内容如何分发的问题。例如：在线视频播放系统中，一个视频文件由多个分片内容(视频分片文件)组成，将一个较大的视频文件分割成若干个分片内容，其目的是为了更好的存储和分发。将一个视频文件转换成多个分片内容的具体细节属于本领域的公知技术，本发明未对此进行改进，故不再详述。

如图1所示，本发明基于该图所示的P2P系统架构实施，图中：

CDN：Content-Deliver-Network，内容分发网络，该网络中存储着分片内容；

Client：指当前正在请求分片内容的请求客户端；

P2P Server：P2P服务器，监控并记录各请求客户端和各分发客户端的存活、IP(即IP地址)、播放比例、分片内容列表，P2P Server定期根据各请求客户端和各分发客户端的播放比例来计算该客户端的播放稳定程度；

List Server：分片内容列表服务器，存储各视频的分片内容列表；

P1，P2，P3：指各个分发客户端。

图1中虚线(P2P服务器P2P Server和请求客户端之间，请求客户端和分片内容列表服务器List Server之间)代表控制信息的通信，实线(请求客户端和分发客户端之间，内容分发网络CDN和请求客户端之间)代表分片内容的分发通信。控制信息包括某一视频对应的分片内容列表、各分片内容在各客户端peer中的分布矩阵。

请求客户端(Client)上的多个小方框表示请求视频的分片内容列表，某些分片内容由分发客户端P1，P2，P3来传输，某些分片内容由内容分发网络CDN来传输。

本发明提出一种基于客户端peer(P2P客户端)状态分析的Flash视频分发方法，利用客户端peer(P2P客户端)所在的地理位置，运营商，网段，带宽，历史播放行为和当前播放上下文，选择最适合分发分片内容的一组客户端peer作为分发客户端，有效提高P2P网络分片内容分发的效率。本发明所述的基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法，在考虑视频分发时，要尽量满足以下几个条件：

1.保障用户能流畅观看Flash视频；

a)较快的分片内容传输速度；

b)稳定的传输分片内容；

2.最大化利用各客户端peer已经下载的分片内容；

3.尽量减少不必要的分片内容分发流量。

其中，地理位置，运营商，网段，带宽对分片内容传输速度有很大影响；地理位置相近，归属同一个运营商，同一个网段往往有较快的传输速度；

从用户历史播放行为出发，我们可以预测某个客户端peer在当前时段是否会连续稳定的观看视频，从而是否能作为一个稳定的分发客户端；

分析用户当前播放上下文，有助于最大化利用已经下载的分片内容；在本发明中，当前播放的视频对应的分片内容仅在播放时存储在客户端peer的内存中，播放完成后，重新载入新的视频时，之前播放视频对应的分片内容就失效了；因而通过分析用户当前播放上下文，可以判断出当前视频的有效期，有助于最大化利用已经下载的分片内容。

众所周知，P2P技术能有效提高视频分发能力，但是它增加了客户端peer之间的带宽流量，可能会给客户端peer的用户造成不必要的困扰。如果P2P技术使用的分发方法不当，就容易引起分片内容不断重发，白白浪费带宽。因而设计一种好的分发方法以提高分发效率，减少数据重发是很有价值的。

本发明所述的基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法，可分为请求客户端peer的流程、服务器端P2P server的流程两大块。

请求客户端peer的流程如下：

1.请求客户端peer发起播放某一视频的请求，请求参数包括所请求播放的视频的分片内容列表；所请求播放的视频的分片内容列表可以从分片内容列表服务器List Server获取；

2.服务器端P2P server接收该请求并返回一个列表集合，该列表集合的每一行包括：存储有所请求播放的视频的分片内容的某个分发客户端Peer(可以是该客户端的客户端身份标识号码peer_id)，以及该分发客户端peer拥有的分片内容列表；

3.请求客户端peer通过该列表集合形成一个分片分布矩阵，再根据分片内容的分布情况，各分发客户端Peer的地理位置、运营商、网段，各分发客户端Peer是否快结束播放，来决定向哪些分发客户端Peer请求某个分片内容；

为便于实现，可以把CDN(内容分发网络)作为一个特殊的分发客户端Peer返回给请求客户端peer，当其他分发客户端Peer没有办法提供服务时，可以由CDN直接提供服务；

4.请求客户端peer定期向服务器端P2P server汇报自己拥有哪些分片内容，当前所播放的视频的已播放时长。因为请求客户端peer对其他客户端来说有可能是一个可选择的分发客户端，因此要向服务器端汇报当前所播放的视频的已播放时长，以便分析出分发客户端Peer是否快结束播放。

服务器端P2P server的流程如下：

1.服务器端P2P server接收请求客户端peer的定期汇报信息，记录各个请求客户端peer拥有哪些分片内容，当前所播放的视频的已播放时长；同时服务器端P2P server也汇聚并记录了各客户端Peer的地理位置、运营商、网段等信息；

2.当服务器端P2P server接收某一请求客户端peer的请求后，计算出能够作为分发客户端Peer的集合，各分发客户端peer拥有的分片内容列表，各分发客户端peer当前所播放的视频的已播放时长，和各分发客户端peer的稳定性。

其中，P2P Server利用如下办法计算某分发客户端peer的稳定性，

稳定性stability计算公式如下：

stability＝(percent_1+percent_2+…percent_n)/n

stability∈[0，1]

客户端peer针对各个视频的播放比例，用percent_1，..，percent_n来表示，客户端peer定期向P2P Server汇报已播放时长，而视频的整体时长在第一次请求时就有汇报，据此可以计算出播放比例，播放比例＝已播放时长/视频的整体时长，percent_n的取值范围是[0，1]，n是代表总共播放了多少视频(n＝1，2，3，……)，n值没有上限，因为某个客户端看过的视频总数很难超过“百万”这个量级(假设一个人活65年，一年365天，则365×65＝23725天，再假设每天平均看十个视频，总共也就是237250个视频)，计算机完全可以处理这种情况。

stability值越大(假设一个视频总时长一小时，一个客户只看了30分钟，则stability值为0.5，而另一个客户看完了，则stability值为1)，表明该分发客户端peer观看当前视频的总时间越长，稳定性stability计算是定期执行的，具体期限可自行配置，如果P2P Server计算能力允许，建议每天晚上运行一次。

举个例子，请求客户端peer发起的请求如下：(用JSON格式来表达)

服务器端P2P server返回的列表集合

请求客户端peer获得服务器端P2P server返回的列表集合以后，针对所请求的每个分片内容，依照地理位置，运营商，网段，播放时长比例(播放比例)，在各分发客户端Peer中寻找最适合传输该分片内容的客户端，该选择过程遵循以下优先策略：

1.优先选择地理位置相近的分发客户端peer；可通过分析服务器端返回的列表集合中携带的客户端IP分析获得地理位置信息；

2.优先选择同一运营商内的分发客户端peer；可通过分析服务器端返回的列表集合中携带的客户端IP分析获得运营商信息；

3.优先选择同一网段内的分发客户端peer；可通过分析服务器端返回的列表集合中携带的客户端IP分析获得网段信息；

4.优先选择服务压力较小的分发客户端peer；分发客户端peer承担的分片传输任务越多，认为其服务压力越大；例如，客户端peer-a已经负责传输分片内容1且客户端peer-a中存储有分片内容2，同时客户端peer-b中存储有分片内容2且其能够传输分片内容2，那么就尽量由客户端peer-b传输分片内容2，减少客户端peer-a的负担；

5.优先选择已播放比例较大的分发客户端peer；已播放比例越大，该视频越快结束，这样的话，当前分发客户端peer存储的分片内容越早失效，因而要尽快将其传输出去，保证物尽其用；

6.优先选择历史播放较为稳定的分发客户端peer，一个分发客户端peer的历史播放行为越稳定，它越可能稳定的提供传输服务；可通过分析服务器端返回的列表集合中携带的稳定性stability分析获得历史播放行为的稳定程度；

举例来说，相比较两个客户端peer，一个客户端peer总是能从头到尾看完整个视频，而另一个客户端peer却经常看到一半就换个视频，第一个客户端peer更有可能为客户端peer提供稳定的视频分发服务。

在实际应用上述优先策略时，可以为这6条优先策略分配不同的权重，最后计算出一个综合值，来作为最终决策的依据。最简单的方法，可以给每个策略分配相同的权重。

基于上述策略，本发明提供了一种较为可行的视频分发策略，以保证服务的稳定，快速，同时降低对客户端peer的压力。

本发明描述的调度方法主要在请求客户端peer进行(服务器端只是提供列表集合，根据列表集合具体选择分发客户端是由请求客户端处理完成的)，从而将计算压力分散到各个请求客户端peer上，有效降低了P2P Server的计算压力。本发明的描述的方法简单易行，有助于在实际应用时保障稳定服务和易于追踪服务流程。

举例来说明上述策略的基本步骤：

请求客户端(其IP为220.221.1.5)要请求一个视频文件vid，该视频文件包括6个分片内容，这六个分片内容的id分别是sid1～sid6，请求客户端向服务器端发出的请求是：

{video_id：vid，

segments：[sid1，sid2，sid3，sid4，sid5，sid6]}

服务器给请求客户端返回4个分发客户端，每个分发客户端拥有若干个分片内容，另外，CDN本身拥有全部分片内容，为方便描述，将cdn作为独特的分发客户端返回，如下所示：

我们用一个矩阵结构来表达：

先看A列，对分片内容1的分析如下：请求客户端和分发客户端peer1的IP属于同一网段，意味着请求客户端与分发客户端peer1可能是同一运营商且地理位置相近，再结合分发客户端peer当前所播放的视频的已播放时长played_percent，和分发客户端peer的稳定性stability，可以推断分发客户端peer1的传输速度和稳定性好于分发客户端peer2，那么选择分发客户端peer1来为请求客户端传输分片内容1；

对分片内容3的分析如下：为了尽量分散单个分发客户端Peer的服务压力，预期分发客户端peer1不会传输分片内容3，这样的话，选择分发客户端peer3来传输分片内容3；

同理，针对B列，对分片内容2的分析如下：选择分发客户端peer2传输分片内容2；因为分发客户端peer2的网段更接近于请求客户端，虽然分发客户端peer4的分发客户端peer当前所播放的视频的已播放时长played_percent，和分发客户端peer的稳定性stability更佳，

同理，分发客户端peer4传输分片内容5。

由于各个分发客户端peer中都没有包含分片内容6，那就使请求客户端直接向CDN请求分片内容6。

针对分片内容4，既可以由分发客户端peer3传输，也可以由CDN传输，要综合考虑分发客户端peer3和CDN的压力情况作出决定。这里仅表述本方法的主体逻辑过程，其余参数不加以详述。

本发明的着眼点是将计算调度的压力分布到各个客户端peer上执行。该方法中客户端peer一次向Server端请求多个分片，Server向客户端peer返回一个类似矩阵的客户端peer列表集合，这个基础的通信模式对后续的计算调度是很关键的。客户端peer上的计算调度建立在对客户端peer和列表集合的综合分析的基础上，该分析包括了地理位置，运营商，网段，已播放比例，历史播放稳定性等信息。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法，其特征在于：

步骤1，请求客户端peer发起播放某一视频的请求，请求参数包括所请求播放的视频的分片内容列表；

步骤2，服务器端P2P server接收该请求并返回一个列表集合，该列表集合的每一行包括：存储有所请求播放的视频的分片内容的某个分发客户端Peer，以及该分发客户端peer拥有的分片内容列表；

步骤3，请求客户端peer通过该列表集合形成一个分片分布矩阵，再根据分片内容的分布情况，各分发客户端Peer的地理位置、运营商、网段，各分发客户端Peer是否快结束播放，来决定向哪些分发客户端Peer请求某个分片内容；

步骤4，请求客户端peer定期向服务器端P2P server汇报自己拥有哪些分片内容，当前所播放的视频的已播放时长；

步骤5，服务器端P2P server接收请求客户端peer的定期汇报信息，记录各个请求客户端peer拥有哪些分片内容，当前所播放的视频的已播放时长。

2.如权利要求1所述的基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法，其特征在于：把CDN作为一个特殊的分发客户端Peer返回给请求客户端peer，当其他分发客户端Peer没有办法提供服务时，由CDN直接提供服务。

3.如权利要求1所述的基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法，其特征在于：请求客户端peer发起的请求用JSON格式来表达。

4.如权利要求1或2或3所述的基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法，其特征在于：当服务器端P2P server接收某一请求客户端peer的请求后，计算出能够作为分发客户端Peer的集合，各分发客户端peer拥有的分片内容列表，各分发客户端peer当前所播放的视频的已播放时长，和各分发客户端peer的稳定性；

其中，P2P Server利用如下办法计算某分发客户端peer的稳定性，

稳定性stability计算公式如下：

stability＝(percent_1+percent_2+…percent_n)/n

stability∈[0，1]

客户端peer针对各个视频的播放比例，用percent_1，..，percent_n来表示，

stability值越大，表明该分发客户端peer观看当前视频的总时间越长。

5.如权利要求4所述的基于P2P客户端状态分析的Flash视频分发方法，其特征在于：请求客户端peer获得服务器端P2P server返回的列表集合以后，针对所请求的每个分片内容，依照地理位置，运营商，网段，播放时长比例，在各分发客户端Peer中寻找最适合传输该分片内容的客户端，该选择过程遵循以下优先策略：

优先选择地理位置相近的分发客户端peer；

优先选择同一运营商内的分发客户端peer；

优先选择同一网段内的分发客户端peer；

优先选择服务压力较小的分发客户端peer；分发客户端peer承担的分片传输任务越多，认为其服务压力越大；

优先选择已播放比例较大的分发客户端peer；已播放比例越大，该视频越快结束，这样的话，当前分发客户端peer存储的分片内容越早失效，因而要尽快将其传输出去，保证物尽其用；

优先选择历史播放较为稳定的分发客户端peer，一个分发客户端peer的历史播放行为越稳定，它越可能稳定的提供传输服务。

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