CN103024081A - 适用于有时效保证通讯系统的点对点通讯的终端调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于有时效保证通讯系统的点对点通讯的终端调度方法，其特征在于：对目标终端进行节点权重计算；根据权重值的大小对目标终端进行排序，选择前5个服务能力最强的目前终端发送给请求终端；当目标终端被调度之后，其权重值下降，下次同样的文件片段请求来了之后，已经被调度的终端将会逐步沉底，而不会被优先调度；沉底的终端会定时汇报负载情况，当请求终端完成下载，终端的负载压力减轻的时候，调度服务器会将该终端重新置顶，继续提供服务。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种点对点通讯的终端调度方法，特别涉及适用于有时效保证通讯系统的点对点通讯的终端调度方法。
【背景技术】
调度算法是所有P2P通讯技术的核心，不同的厂商有不同的实现方式，一般都是技术机密。对于BT、电骡、迅雷来说，一般采用乱序下载算法，这是迅速利用客户端上传带宽比较有效的方式。而P2P流媒体播放软件为了实行在线播放，调度算法是一种顺序和乱序的结合算法。数字标牌等系统具备流媒体播放的特性，需要在有限时间内完成指定内容的下载，因此其通讯具有时效保证，同时也有自己的特性，邻居节点下载的内容基本相同。终端下载与上传内容时候不能使用过多的系统资源，以避免影响正常的播放任务。为此决定了数字标牌等具有时效保证的通讯系统的P2P调度算法不会采用多对多的方式，更多是有限资源情况下的一种调度方式。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题，在于提供一种适用于有时效保证通讯系统的点对点通讯的终端调度方法，可靠性、完整性和高效性得到较好的保证，特别适合于数字标牌这种资源有限的情况的P2P调度。
本发明是这样实现的：一种适用于有时效保证通讯系统的点对点通讯的终端调度方法，通过调度算法对目标终端的服务能力进行计算，选择前几个服务能力最强的目前终端发送给请求终端；当目标终端被调度之后，其权重值下降，下次同样的文件片段请求来了之后，已经被调度的终端将会逐步沉底，而不会被优先调度；沉底的终端会定时汇报负载情况，当请求终端完成下载，终端的负载压力减轻的时候，调度服务器会将该终端重新置顶，继续提供服务。
进一步的，本发明所述的调度算法为节点权重计算法，所述节点权重计算法的权重要素包含：
节点IP地址，包括外网IP和内网IP，记为ip1；
目标IP，记为ip2；
节点连接率，为当前连接数cns与最大连接数max-cns的比值；
节点可用带宽率，为当前使用带宽bws与最大可用带宽maxbws的比值，当前使用带宽包括上传带宽与下载带宽之和；
通过上述权重要素即可计算出节点活跃度，其计算公式为：lives=(cns/max-cns)*0.4+(abs(ip1-ip2)/(ip1+ip2))*0.4+((bws)/(maxbws)*02，其中，计算所得的lives数值越小，活跃度则越高，服务能力就越强。
进一步的，本发明方法设置一调度服务器，该方法包括在该调度服务器进行的终端树建立、终端树更新、终端调度、终端P2P连接以及终端文件的获取5个方面；所述终端树建立是：终端树包含终端索引队列和终端通信参数，终端索引队列是以终端ID为索引，与终端树进行一一对应；终端通信参数包含终端通信SOCKET、内网IP、端口、外网IP、端口、终端连接数以及终端活跃度；每台终端登陆后，发送终端通信参数信息，调度服务器根据收到的终端通信参数信息将该终端加入到终端树中；所述终端树更新是：调度服务器每次完成调度之后会更新终端状态，将连接数加1，终端在完成下载或者上传之后主动汇报状态，这时候调度服务器收到数据也会更新状态；或者调度服务器收到终端的心跳报文之后，根据连接情况更新终端树的通信参数，当连续5次无法收到心跳报文的情况下，默认该终端已经关闭或者掉线，从终端树中删除该终端；所述终端调度是：当请求终端发起文件查询请求，调度服务器查询到拥有该文件的目标终端队列，根据请求终端的IP地址信息进行排序，过滤到无法进行连接的目标终端，选择服务能力最强的前5个目标终端发送给请求终端；所述终端P2P连接是：请求终端发起与目标终端的外网地址连接，连接成功则进行文件获取；连接失败，发起服务器辅助连接请求，进行NAT穿透，如果穿透成功则进行文件获取，如果失败，放弃当前的目标终端，更换下一个目标终端的地址；如果更换5个都失败，连接到文件服务器去获取文件；所述终端文件获取是：请求终端向已经建立连接的目标终端发起文件片断传输请求，目标终端将对应的文件片断发送给请求终端，当所有目标终端连接完成之后均无法完成文件传输，连接到文件服务器获取剩下的片段。
进一步的，本发明方法使用的交互协议包含:终端通信协议：终端登陆汇报终端通信参数包括最大连接数，当前连接数，最大上传带宽和当前上传带宽，最大下载带宽和当前下载带宽，每次终端状态更新的时候发送更新终端负载压力情况；终端心跳协议：终端每隔一心跳时间发送一个空报文，调度服务器根据该报文判断终端连接是否存在来进行调度；穿透请求协议：穿透请求是由请求终端发起要求服务器协助进行目标终端连接，调度服务器会将该请求转发给目标终端，由目标终端主动发起连接请求，请求的参数包含请求方终端ID、被请求方终端ID、外网IP以及外网端口；文件查询协议：保护终端ID和文件全文MD5值，调度服务器返回预定个数内的目标终端ID和IP地址信息，或者返回文件服务器IP地址。
本发明具有如下优点：
1、可靠性保证，调度发送给请求方的节点都是活跃节点，连接上的可能性最大；
2、完整性保证，不会因为某个片断不存在而导致下载进程停留在99%无法继续；
3、高效性，只发送前5个终端节点，减少终端的连接压力，同时终端也只对有限的节点提供服务，通过最大连接数进行控制，确保终端的自身运行不受影响；
4、分发效率上，本发明这种调度方法效率虽低于BT，迅雷之类的P2P软件，但是与FTP单源下载方式比，分发时间上可以减少很多，同时服务器带宽和压力也能减少2倍以上。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明方法所对应的有时效保证通讯系统点对点通讯系统的架构图。
【具体实施方式】
如图1所示，本发明方法所对应的有时效保证通讯系统点对点通讯系统的架构可以包含调度服务器、终端、文件服务器、配置服务器以及媒体库；其中，本发明的调度方法运行在调度服务器上，用于管理终端和文件服务器。所述调度服务器负责终端管理、文件列表管理以及检索功能；所述文件服务器负责初始文件分发；所述终端用于下载文件，同时也给其他终端提供文件；所述配置服务器用于下载任务发布,以及下载终端的通信参数配置和状态管理；所述媒体库用于保存所有的媒体文件,是本系统中所有的文件内容来源。
调度流程是从配置服务器开始，配置服务器下发下载任务给终端，终端接收到下载任务生成下载任务队列，根据需要下载的文件向调度服务器发起文件查询请求，调度服务器默认返回拥有该文件的终端，如果P2P系统中没有终端拥有该文件，默认由文件服务器去媒体库下载。
本发明可以在上述架构的基础上进行终端调度，其是通过调度算法对目标终端的服务能力进行计算，选择前几个（5个较佳）服务能力最强的目前终端发送给请求终端；当目标终端被调度之后，其权重值下降，下次同样的文件片段请求来了之后，已经被调度的终端将会逐步沉底，而不会被优先调度；沉底的终端会定时汇报负载情况，当请求终端完成下载，终端的负载压力减轻的时候，调度服务器会将该终端重新置顶，继续提供服务。
本发明所述的调度算法为节点权重计算法，所述节点权重计算法的权重要素包含：节点IP地址(包括外网IP和内网IP)（记为ip1），目标IP（记为ip2），节点连接率（当前连接数（记为cns）／最大连接数（记为max-cns）），节点可用带宽率（当前使用带宽（上传带宽与下载带宽之和）（记为bws）／最大可用带宽（记为maxbws））；其中节点连接数是一个重要判断依据，调度服务器每次完成调度之后会将连接数+1，如果这个节点连接数已经超过上限，下次将不会出现在可调度节点队列里面；只有在连接数不超过上限的情况下，算法才综合IP地址距离（被调度IP和目标IP的比率，当外网IP相同时认为是同一网段内），其次是可用带宽比。通过这几个要素对目标终端进行排序，选择前5个发送给请求终端。
通过上述权重要素即可计算出节点活跃度，其计算公式为：
lives=(cns/max-cns)*0.4+(abs(ip1-ip2)/(ip1+ip2))*0.4+((bws)/(maxbws)*02，其中，lives数值越小，活跃度越高。
同时目标终端被调度之后，权重会下降，下次同样的文件片段请求来了之后，已经被调度的终端将会逐步沉底，而不会被优先调度。沉底的终端会定时汇报负载情况，当请求终端完成下载，终端的负载压力减轻的时候，调度服务器会将该终端重新置顶，继续提供服务。
本发明方法包括终端树建立、终端树更新、终端调度、终端P2P连接以及终端文件的获取5个方面；这5个方面均在该调度服务器上运行。
1、所述终端树建立是：终端树包含终端索引队列和终端通信参数，终端索引队列是以终端ID为索引，与终端树进行一一对应；终端通信参数包含终端通信SOCKET、内网IP、端口、外网IP、端口、终端连接数以及终端活跃度；每台终端登陆后，发送终端通信参数信息，调度服务器根据收到的终端通信参数信息将该终端加入到终端树中；
2、所述终端树更新是：调度服务器每次完成调度之后会更新终端状态，将连接数加1，终端在完成下载或者上传之后主动汇报状态，这时候调度服务器收到数据也会更新状态；或者调度服务器收到终端的心跳报文之后，根据连接情况更新终端树的通信参数，当连续几次（可设定5次）无法收到心跳报文的情况下，默认该终端已经关闭或者掉线，从终端树中删除该终端；
3、所述终端调度是：当请求终端发起文件查询请求，调度服务器查询到拥有该文件的目标终端队列，根据请求终端的IP地址信息进行排序，过滤到无法进行连接的目标终端，选择服务能力最强的前5个目标终端发送给请求终端；
4、所述终端P2P连接是：请求终端发起与目标终端的外网地址连接，连接成功则进行文件获取；连接失败，发起服务器辅助连接请求，进行NAT穿透，如果穿透成功则进行文件获取，如果失败，放弃当前的目标终端，更换下一个目标终端的地址；如果更换5个都失败，连接到文件服务器去获取文件；
5、所述终端文件获取是：请求终端向已经建立连接的目标终端发起文件片断传输请求，目标终端将对应的文件片断发送给请求终端，当所有目标终端连接完成之后均无法完成文件传输，连接到文件服务器获取剩下的片段。
该方法使用的交互协议包含:
1、终端通信协议：终端登陆汇报终端通信参数包括最大连接数，当前连接数，最大上传带宽和当前上传带宽，最大下载带宽和当前下载带宽，每次终端状态更新的时候发送更新终端负载压力情况；
2、终端心跳协议：终端每隔一心跳时间（可设为一分钟）发送一个空报文，调度服务器根据该报文判断终端连接是否存在来进行调度；
3、穿透请求协议：穿透请求是由请求终端发起要求服务器协助进行目标终端连接，调度服务器会将该请求转发给目标终端，由目标终端主动发起连接请求，请求的参数包含请求方终端ID、被请求方终端ID、外网IP以及外网端口；
4、文件查询协议：保护终端ID和文件全文MD5值，调度服务器返回预定个数内的目标终端ID和IP地址信息，或者返回文件服务器IP地址。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (4)
1.一种适用于有时效保证通讯系统的点对点通讯的终端调度方法，其特征在于：通过调度算法对目标终端的服务能力进行计算，选择前几个服务能力最强的目前终端发送给请求终端；当目标终端被调度之后，其权重值下降，下次同样的文件片段请求来了之后，已经被调度的终端将会逐步沉底，而不会被优先调度；沉底的终端会定时汇报负载情况，当请求终端完成下载，终端的负载压力减轻的时候，调度服务器会将该终端重新置顶，继续提供服务。
2.根据权利要求1所述的适用于有时效保证通讯系统的点对点通讯的终端调度方法，其特征在于：所述调度算法为节点权重计算法，所述节点权重计算法的权重要素包含：
节点IP地址，包括外网IP和内网IP，记为ip1；
目标IP，记为ip2；
节点连接率，为当前连接数cns与最大连接数max-cns的比值；
节点可用带宽率，为当前使用带宽bws与最大可用带宽maxbws的比值，当前使用带宽包括上传带宽与下载带宽之和；
通过上述权重要素即可计算出节点活跃度，其计算公式为：lives=(cns/max-cns)*0.4+(abs(ip1-ip2)/(ip1+ip2))*0.4+((bws)/(maxbws)*02，其中，计算所得的lives数值越小，活跃度则越高，服务能力就越强。
3.根据权利要求2所述的适用于有时效保证通讯系统的点对点通讯的终端调度方法，其特征在于：该方法设置一调度服务器，该方法包括在该调度服务器进行的终端树建立、终端树更新、终端调度、终端P2P连接以及终端文件的获取5个方面；
所述终端树建立是：终端树包含终端索引队列和终端通信参数，终端索引队列是以终端ID为索引，与终端树进行一一对应；终端通信参数包含终端通信SOCKET、内网IP、端口、外网IP、端口、终端连接数以及终端活跃度；每台终端登陆后，发送终端通信参数信息，调度服务器根据收到的终端通信参数信息将该终端加入到终端树中；
所述终端树更新是：调度服务器每次完成调度之后会更新终端状态，将连接数加1，终端在完成下载或者上传之后主动汇报状态，这时候调度服务器收到数据也会更新状态；或者调度服务器收到终端的心跳报文之后，根据连接情况更新终端树的通信参数，当连续几次无法收到心跳报文的情况下，默认该终端已经关闭或者掉线，从终端树中删除该终端；
所述终端调度是：当请求终端发起文件查询请求，调度服务器查询到拥有该文件的目标终端队列，根据请求终端的IP地址信息进行排序，过滤到无法进行连接的目标终端，选择服务能力最强的前5个目标终端发送给请求终端；
所述终端P2P连接是：请求终端发起与目标终端的外网地址连接，连接成功则进行文件获取；连接失败，发起服务器辅助连接请求，进行NAT穿透，如果穿透成功则进行文件获取，如果失败，放弃当前的目标终端，更换下一个目标终端的地址；如果更换5个都失败，连接到文件服务器去获取文件；
所述终端文件获取是：请求终端向已经建立连接的目标终端发起文件片断传输请求，目标终端将对应的文件片断发送给请求终端，当所有目标终端连接完成之后均无法完成文件传输，连接到文件服务器获取剩下的片段。
4.根据权利要求3所述的适用于有时效保证通讯系统的点对点通讯的终端调度方法，其特征在于：该方法使用的交互协议包含:
终端通信协议：终端登陆汇报终端通信参数包括最大连接数，当前连接数，最大上传带宽和当前上传带宽，最大下载带宽和当前下载带宽，每次终端状态更新的时候发送更新终端负载压力情况；
终端心跳协议：终端每隔一心跳时间发送一个空报文，调度服务器根据该报文判断终端连接是否存在来进行调度；
穿透请求协议：穿透请求是由请求终端发起要求服务器协助进行目标终端连接，调度服务器会将该请求转发给目标终端，由目标终端主动发起连接请求，请求的参数包含请求方终端ID、被请求方终端ID、外网IP以及外网端口；
文件查询协议：保护终端ID和文件全文MD5值，调度服务器返回预定个数内的目标终端ID和IP地址信息，或者返回文件服务器IP地址。
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Effective date of registration: 20151124 Address after: Cangshan District of Fuzhou City, Fujian province 350028 Jinshan Road No. 618 juyuanzhou Ruijie Science Park building 19-22 Applicant after: Fujian Star-net Communication Co., Ltd. Address before: Cangshan District of Fuzhou City, Fujian province 350000 to build a new town, Jinshan Road No. 618, juyuanzhou Industrial Park No. 19 building one or two layer Applicant before: Fujian Starnet e-Video Information System Co., Ltd. |
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