CN104506537B - P2p系统节点选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种P2P系统节点选择方法，涉及用于与广播信息或广播时空直接相关的广播应用装置或方法技术领域。该方法如下：寻找与本节点最近的邻居节点，向所有最近的邻居节点发送UDP报文来请求位图信息，根据往返传输时间、是否拥有紧急窗口里面数据块、是否拥有稀有数据块和位图信息来选择最优的伙伴节点。所述方法提出了自治域的概念用于发现邻居节点，优先选择那些跟节点的地理位置和运营商相同的节点作为自己的服务节点，并根据往返传输时间、是否拥有紧急窗口里面数据块、是否拥有稀有数据块和位图信息来选择最优的伙伴节点，定时地更新邻居节点和伙伴节点来优化覆盖网，提高了网络下载速度，点播系统延迟小，保证流媒体的传输质量。

Description

P2P系统节点选择方法
技术领域
本发明涉及用于与广播信息或广播时空直接相关的广播应用装置或方法技术领域，尤其涉及一种P2P系统节点选择方法。
背景技术
将P2P技术和流媒体应用相结合是当前研究的热点之一，P2P系统最大的优点是使得用户能够有效的利用网络中的资源，这些资源包括数据资源、带宽资源和计算机资源。所以这使得P2P系统中几乎没有原来CS模式的瓶颈，有着很好的可扩展性。在P2P模型中，每一个节点(peer)同时扮演了两种角色，既是客户端又是服务器，作为客户端能够像其他节点查询和请求所需要的服务，作为服务器能够提供服务给其他节点。
P2P网络的拓扑结构对P2P流媒体系统的性能影响很大，而构建P2P网络拓扑的关键就是节点选择问题。高质量的P2P网络拓扑有三个重要的度量参数：(1)延迟：从点播流媒体时刻开始到用户的客户端出现画面时刻之间的启动延迟，从拖动进度条时刻到用户的客户端出现播放画面之间的跳播延迟；(2)服务器花费：流媒体服务器的CPU，内存以及带宽的消耗；(3)可扩展性：在流畅播放的前提下可以支持的最大节点数。一个良好的P2P拓扑应该保证启动延迟和跳播延迟小，播放流畅、服务器负载压力小，支持大量的节点。我们的目标是构建一个延迟小，扩展性高的P2P流媒体覆盖网。
在P2P流媒体网络拓扑中，由于节点使用的运营商不同，来自的地域不相同，再加上节点之间的资源也不相同，导致节点具有很大的异构性。节点可以不断地加入或者离开网络，无论节点是有意或者无意离开网络，都会导致节点的组成员经常变化。如何在这样复杂的P2P网络拓扑中发现节点、选择节点来构建良好的P2P网络来保证流媒体的传输质量，是P2P流媒体系统需要解决的关键问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种P2P系统节点选择方法，所述节点选择方法用来寻找最优的伙伴节点，提高下载速度，保证流媒体的传输质量。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种P2P系统节点选择方法，其特征在于所述方法如下：寻找与本节点最近的邻居节点，向所有最近的邻居节点发送UDP报文来请求位图信息，根据节点间的往返传输时间、节点内是否拥有紧急窗口里面数据块、节点内是否拥有稀有数据块和位图信息来选择最优的伙伴节点。
进一步的技术方案在于：寻找与本节点最近的邻居节点方法如下：用户首次加入网络时，通过本域的域名解析获得内容路由服务器列表，内容路由服务器根据部署域的映射规则将用户所属域的域名发送给用户，然后内容路由服务器根据映射规则将用户所属域或相邻域的Tracker服务器地址列表返回给用户，当用户访问Tracker服务器时，Tracker服务器首先根据用户的域名搜索自己的缓冲区，查找与用户处于同一个自治域或与用户相邻的自治域，然后从查找到的自治域中选择出一定数量的节点组成邻居节点返回给用户。
进一步的技术方案在于：所述方法优先选择和用户节点处于同一个自治域中的节点，如果不够再从查找到的相邻域中随机选取剩余的节点组成邻居节点返回给用户。
进一步的技术方案在于：所述自治域中域名的内容包括运营商、省份和城市。
进一步的技术方案在于：同一个自治域中的片源服务器和节点的域名是相同的。
进一步的技术方案在于：所述位图用来表示数据块信息，用一个bit位来记录对应的数据块是否被下载，1表示已下载，0表示未下载。
进一步的技术方案在于：选择往返时间小的邻居节点作为最优伙伴节点。
进一步的技术方案在于：选择那些拥有紧急窗口里面数据块的节点作为最优伙伴节点。
进一步的技术方案在于：将所述P2P点播系统中所需的数据窗口划分为播放窗口、紧急窗口和普通窗口，播放指针之前的窗口为播放窗口，播放窗口内为当前节点正在播放的数据块，所述播放窗口与普通窗口之间的数据块为紧急窗口，所述紧急窗口内的数据块为马上需要播放的数据块。
进一步的技术方案在于：选择那些有稀有数据块的节点作为最优伙伴节点。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法提出了自治域的概念用于发现邻居节点，优先选择那些跟节点的地理位置和运营商相同的节点作为自己的服务节点，并根据往返传输时间、是否拥有紧急窗口里面数据块、是否拥有稀有数据块和位图信息来选择最优的伙伴节点，定时地更新邻居节点和伙伴节点来优化覆盖网，提高了网络下载速度，点播系统延迟小，保证流媒体的传输质量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明中P2P点播系统中所需的数据窗口原理图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在下载文件的过程中，即使有很多的种子节点，但是下载速度仍然很慢，可能是因为这些种子节点和当前节点的地域不同，运营商不同。所述方法提出了“自治域”的概念，自治域是PPCDN系统的片源服务器和从这些片源服务器获取服务的用户组成的集合。自治域是PPCDN系统进行管理和部署的基本单位。按照片源服务器的部署来对自治域进行划分和定义。每个域都有一个域名，域名来源部署的片源服务器的地域和运营商，可以唯一标识自治域。用户连接PPCDN系统，系统会为他们生成一个域名，并且将他们接入到对应的自治域，这样用户可以就近访问服务。同一个自治域中的片源服务器和用户的域名是相同的。
域名的具体格式如下：运营商(ISP).省份(Province).城市(City)
例如：
北京电信部署，域名为：电信.北京.北京
四川德阳移动部署，域名为：移动.四川.德阳
武汉联通部署，域名为：联通.湖北.武汉
用户接入系统时，系统根据以上域名规则获取他们所域的域名，然后将域名发送给用户。
节点连接系统获取片源服务器和其他节点地址后，从中选取一定数量和自己域名相同的片源服务器和用户节点，不够的话就选取邻近域的节点。优先考虑运营商和省份都相同的，如果还不够的话，就选择运营商相同的。表1，表2和表3分别列出了部分运营商列表，部分省份列表和部分城市列表。
表1部分运营商列表
序号 中文名 英文名
1 网通
2 电信
3 铁通
4 移动
表2部分省份列表
序号 中文名 英文名
1 北京
2 上海
3 天津
4 重庆
表3部分城市列表
序号 中文名 英文名 省份序号
1 广州 5
2 深圳 5
3 佛山 5
4 汕头 5
5 湛江 5
用户首次加入网络时，通过本域的域名解析获得内容路由服务器(CR)列表，然后用户随机访问本域的任何一个内容路由服务器即可得到服务。内容路由服务器根据部署域的映射规则将用户所属域的域名发送给用户，然后内容路由服务器根据映射规则将用户节点所属域或相邻域的TS(Tracker服务器)地址列表返回给用户。Tracker是P2P网络的重要组成部分，它维护着一个节目对应的在线用户地址列表。一个Tracker可以维护几百个节目所对应的地址列表。当用户访问Tracker服务器时，Tracker服务器首先会根据用户的域名搜索自己的缓冲区，查找与用户节点处于同一个自治域或与用户节点相邻的自治域，然后从查找到的自治域中选择出一定数量的节点组成邻居节点返回给用户，优先选择和用户节点处于同一个自治域中的节点，如果不够再从查找到的相邻域中随机选取剩余的节点。
根据上面的节点发现方法，已经寻找到了“最近”的邻居节点，在此基础上对这些节点的上传能力进行预测，以此来寻找最优的伙伴节点。当前节点向所有最近的邻居节点发送UDP报文来请求位图信息，根据往返传输时间、是否拥有紧急窗口里面数据块、是否拥有稀有数据块和位图信息来选择最优的伙伴节点。位图(bitmap)用来表示文件块信息，用一个bit位来记录对应的文件块是否被下载，1表示已下载，0表示未下载。采用bit为单位来记录数据状态信息不仅可以减少位图的存储空间，而且还可以减少位图传输的时间。如下表4所示，总共有16块数据块，我们只需要2个字节(16个bit)就可以表示出该文件的位图信息。其中置1的为第1，4，6，8，12，14，15，表示这些文件块已经被下载，而其他块不存在，是我们需要下载的数据块。
表4位图
0 1 0 0 1 0 1 0
1 0 0 0 1 0 1 1
选择最优伙伴节点的方法包括：
往返时间优先：选择往返时间小的邻居节点作为最优伙伴节点，可以减少数据在节点之间传输的时间，提高下载速度。
紧急窗口优先：选择那些拥有紧急窗口里面文件块的节点作为最优伙伴节点，这样可以保证紧急窗口里面的文件块在播放时限到来之前下载完成，保证连续性播放。
所谓紧急窗口如图1所示，将所述P2P点播系统中所需的数据窗口划分为播放窗口、紧急窗口和普通窗口，播放指针之前的窗口为播放窗口，播放窗口内为当前节点正在播放的数据块，所述播放窗口与普通窗口之间的数据块为紧急窗口，所述紧急窗口内的数据块为马上需要播放的数据块。
稀有优先：选择那些有稀有文件块的节点作为最优伙伴节点，这样可以提高系统内文件块的多样性，提高下载速度。
所述方法提出了自治域的概念用于发现邻居节点，优先选择那些跟节点的地理位置和运营商相同的节点作为自己的服务节点，并根据往返传输时间、是否拥有紧急窗口里面数据块、是否拥有稀有数据块和位图信息来选择最优的伙伴节点，定时地更新邻居节点和伙伴节点来优化覆盖网，提高了网络下载速度，点播系统延迟小，保证流媒体的传输质量。

Claims (8)

1.一种P2P系统节点选择方法，其特征在于所述方法如下：寻找与本节点最近的邻居节点，向所有最近的邻居节点发送UDP报文来请求位图信息，根据节点间的往返传输时间、节点内是否拥有紧急窗口里面数据块、节点内是否拥有稀有数据块和位图信息来选择最优的伙伴节点；
在下载文件的过程中，即使有很多的种子节点，但是下载速度仍然很慢，原因是这些种子节点和当前节点的地域不同，运营商不同；
所述寻找与本节点最近的邻居节点方法如下：用户首次加入网络时，通过本域的域名解析获得内容路由服务器列表，内容路由服务器根据部署域的映射规则将用户所属域的域名发送给用户，然后内容路由服务器根据映射规则将用户所属域或相邻域的Tracker服务器地址列表返回给用户，当用户访问Tracker服务器时，Tracker服务器首先根据用户的域名搜索自己的缓冲区，查找与用户处于同一个自治域或与用户相邻的自治域，然后从查找到的自治域中选择出一定数量的节点组成邻居节点返回给用户；所述自治域是PPCDN系统的片源服务器和从这些片源服务器获取服务的用户组成的集合；所述PPCDN系统为点对点的内容分发网络系统；
优先选择和用户节点处于同一个自治域中的节点，如果不够再从查找到的相邻域中随机选取剩余的节点组成邻居节点返回给用户。
2.根据权利要求1所述的P2P系统节点选择方法，其特征在于：所述自治域中域名的内容包括运营商、省份和城市。
3.根据权利要求1所述的P2P系统节点选择方法，其特征在于：同一个自治域中的片源服务器和节点的域名是相同的。
4.根据权利要求1所述的P2P系统节点选择方法，其特征在于：所述位图用来表示数据块信息，用一个bit位来记录对应的数据块是否被下载，1表示已下载，0表示未下载。
5.根据权利要求1所述的P2P系统节点选择方法，其特征在于：选择往返时间小的邻居节点作为最优伙伴节点。
6.根据权利要求1所述的P2P系统节点选择方法，其特征在于：选择那些拥有紧急窗口里面数据块的节点作为最优伙伴节点。
7.根据权利要求6所述的P2P系统节点选择方法，其特征在于：将所述P2P点播系统中所需的数据窗口划分为播放窗口、紧急窗口和普通窗口，播放指针之前的窗口为播放窗口，播放窗口内为当前节点正在播放的数据块，所述播放窗口与普通窗口之间的数据块为紧急窗口，所述紧急窗口内的数据块为马上需要播放的数据块。
8.根据权利要求1所述的P2P系统节点选择方法，其特征在于：选择那些有稀有数据块的节点作为最优伙伴节点。
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