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面向流媒体传输的代理缓存技术研究

作　者: 田小波
导　师: 陈蜀宇
学　校: 重庆大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 流媒体 代理缓存 缓存替换算法 调度算法
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 125次
引　用: 2次
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内容摘要


随着网络和多媒体技术的发展,流媒体应用越来越广泛。然而现有的互联网络建立在传输非实时数据的基础上,在延迟、抖动和包丢失率等方面,缺乏对实时通信的良好支持。流媒体传输的实时性、宽带性得不到充分的满足,因而影响了流媒体的传输性能,造成用户可感知质量的降低。同时,流媒体传输对系统I/O和网络带宽的高需求,使得服务器和网络带宽成为系统的瓶颈。流媒体代理缓存技术能有效解决上述问题。它通过在客户端和服务器之间配置代理缓存系统来缓存热门节目的部分或全部数据,为就近的客户端请求提供服务,可以降低服务器的负载和网络资源消耗,减小客户端的启动延迟,提高对用户的服务质量。因此,研究流媒体代理缓存技术对于推动流媒体应用具有重要意义。本文从流媒体传输相关技术入手,研究了流媒体的基本原理、传输方式和传输协议,并在研究缓存替换算法和调度算法的基础上,提出了流媒体代理的高效缓存策略。然后,设计并实现了一个流媒体代理缓存原型系统,对系统性能进行了测试和分析。本文主要工作如下:①对流媒体代理的高效缓存策略进行了深入研究,以分段缓存为基础,提出了基于最小效用的缓存替换算法。同时,在研究现有的流媒体调度技术的基础上,提出了带动态缓存的补丁调度算法;②在本文提出的缓存策略的基础上,设计并实现了一个流媒体代理缓存原型系统,采用直接存储RTP包的形式,使媒体数据的缓存和发送与具体的媒体格式无关,并对系统实现中的关键部分进行了分析和阐述;③在模拟环境中对原型系统进行了测试,实验表明本系统能够实现流媒体传输中的代理缓存,并在提高缓存字节命中率、降低客户端平均启动延迟和传输通道占用量等方面具有更好的性能。实验结果验证了本文提出的缓存策略是高效可行的。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 引言  8-12
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 论文研究内容及组织结构  11-12
2 流媒体传输技术概述  12-27
  2.1 媒体流式传输方式  12-14
    2.1.1 顺序流式传输  13
    2.1.2 实时流式传输  13-14
  2.2 流媒体传输和控制协议  14-24
    2.2.1 实时传输协议RTP  15-17
    2.2.2 实时传输控制协议RTCP  17-19
    2.2.3 实时流协议RTSP  19-22
    2.2.4 资源预留协议RSVP  22-24
  2.3 流媒体代理缓存技术  24-25
    2.3.1 Web 代理缓存机制  24
    2.3.2 流媒体代理缓存  24-25
  2.4 本章小结  25-27
3 流媒体代理的高效缓存策略研究  27-41
  3.1 代理缓存策略的关键问题  27
  3.2 基于最小效用的缓存替换算法  27-35
    3.2.1 缓存替换的必要性及考虑因素  27-28
    3.2.2 现有替换算法分析  28-29
    3.2.3 分段方式  29-30
    3.2.4 缓存准入控制  30-31
    3.2.5 缓存效用函数  31-32
    3.2.6 算法描述  32-35
  3.3 带动态缓存的补丁调度算法  35-40
    3.3.1 用户访问行为对调度算法的影响  35-36
    3.3.2 流媒体调度算法分析  36-37
    3.3.3 算法描述  37-40
  3.4 本章小结  40-41
4 流媒体代理缓存系统的设计与实现  41-61
  4.1 系统结构设计  41-44
    4.1.1 系统总体结构  41
    4.1.2 主要模块的功能  41-43
    4.1.3 系统工作流程  43-44
  4.2 RTSP 会话管理实现  44-51
    4.2.1 RTSP 消息处理  44-49
    4.2.2 媒体流调度  49-51
  4.3 磁盘缓存管理实现  51-55
    4.3.1 RTP 包缓存  51
    4.3.2 缓存数据管理  51-53
    4.3.3 媒体的缓存替换  53-55
  4.4 内存空间管理实现  55-57
    4.4.1 内存池管理  55-56
    4.4.2 双缓冲区机制  56-57
  4.5 连续媒体流的实现  57-60
    4.5.1 问题描述  57-58
    4.5.2 连续的媒体流传输  58-60
  4.6 本章小结  60-61
5 系统测试与分析  61-67
  5.1 性能评价指标  61-62
  5.2 测试环境和方法  62-63
  5.3 测试结果及分析  63-66
  5.4 本章小结  66-67
6 总结与展望  67-69
  6.1 总结  67
  6.2 展望  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-72
附录  72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信
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