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基于域的P2P流媒体分发系统的设计与实现

作　者: 邓国金
导　师: 卢显良
学　校: 电子科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 点对点 内容分发网络 负载均衡 内容路由 自治域
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 45次
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内容摘要


由于国内宽带网络的出口带宽瓶颈和服务器处理能力的限制,传统的基于C/S模式的流媒体分发系统,为了支撑不断扩张的客户群,需要购买越来越多的服务器硬件和带宽资源,从而导致部署成本和运营成本急剧上涨。点对点(P2P-Peer to Peer)技术,可以充分利用客户端的处理能力和闲散带宽资源,通过对等节点之间的数据交换,大大降低服务器的负载压力。因此,研究如何利用P2P技术,突破C/S模式的限制和出口带宽瓶颈,有效提高流媒体系统的服务能力和降低带宽消耗,从而降低成本,是当今一个比较热门的课题。本文在研究国内宽带网络现状和P2P技术的基础上,提出了一套基于域的P2P流媒体分发系统(DPCDN - Domain-based Peer to peer Content Distribute Network)的解决方案。首先,本文从整体上介绍了DPCDN系统,根据P2P节点的网络拓扑和地理信息,把P2P网络划分为若干个不相交的自治域。通过引导它们优先在相同的自治域内进行数据交换,从而提高数据交换速度和减轻骨干网络的流量负载压力。然后,本文重点阐述DPCDN系统两个关键服务器组件-内容路由服务器和追踪服务器的设计和实现。为了保证它们的高性能和高可靠性,网络I/O采用非阻塞的异步事件通知机制,基于epoll的Reactor框架。它们都存在大量的定时任务,在Reactor框架中,实现了高效的定时器管理。内容路由服务器,存在频繁的数据库操作,通过线程池框架,实现数据库的非阻塞操作。追踪服务器存在频繁的备份所有客户端元信息的操作,通过独立的备份线程来处理。内容路由服务器,通过路由算法,实现了域的设计方案。追踪服务器,通过按域划分邻居节点列表,优化了对邻居节点的返回策略。最后,通过对内容路由服务器、追踪服务器和DPCDN系统的仿真测试,证明本文设计的服务器组件具有较高的性能和可靠性,并且成功的把节点之间的P2P数据交换引导到相同或者相近的自治域内进行,大大提高了数据交换速度,减低了骨干网络的出口带宽压力。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 引言  10-13
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 本文工作内容与成果  11-12
  1.3 本文结构  12-13
第二章 相关研究与技术  13-23
  2.1 P2P 介绍  13-16
    2.1.1 P2P 技术特点与优势  13-14
    2.1.2 P2P 网络的拓扑结构  14-15
    2.1.3 P2P 的应用  15-16
  2.2 CDN 介绍  16-18
    2.2.1 CDN 的关键技术  17-18
  2.3 流媒体技术介绍  18-21
    2.3.1 流媒体传输  18-19
    2.3.2 代理缓存技术  19-20
    2.3.3 流媒体技术，CDN 技术，P2P 技术的结合优势  20-21
  2.4 BT 介绍  21-22
    2.4.1 peer 的管理策略  21-22
    2.4.2 BT 下载流程  22
  2.5 本章小结  22-23
第三章 系统的分析与设计  23-46
  3.1 系统的历史  23
  3.2 系统的需求  23-24
  3.3 系统设计目标  24-25
  3.4 系统设计方案分析  25-33
    3.4.1 网络拓扑结构的设计  25-26
    3.4.2 操作系统平台选型  26-27
    3.4.3 传输层协议的选择  27
    3.4.4 应用层协议的选择  27-29
    3.4.5 I/O 选型  29-33
  3.5 系统总体介绍  33-40
    3.5.1 系统结构  33-34
    3.5.2 系统的主要业务流程  34-39
    3.5.3 DPCDN 系统的负载均衡设计方案  39-40
  3.6 域的设计方案  40-41
  3.7 服务器框架设计  41-45
    3.7.1 基于epoll 的单线程异步事件驱动框架  41-42
    3.7.2 使用线程池模拟数据库异步读写的方案  42-43
    3.7.3 内容路由服务器的模块设计  43
    3.7.4 内容路由服务器的功能设计  43-44
    3.7.5 跟踪服务器的模块设计  44
    3.7.6 跟踪服务器的功能设计  44-45
  3.8 本章小结  45-46
第四章 系统的实现  46-81
  4.1 基于epoll 的Reactor 框架的实现  46-50
  4.2 通用定时器方案的实现  50-53
  4.3 CR 内容路由服务器的实现  53-65
    4.3.1 CR 的处理框架  53-54
    4.3.2 Agent 基类  54-55
    4.3.3 线程池模拟数据库异步读写的实现  55-57
    4.3.4 Task 状态机驱动业务流程的实现  57-60
    4.3.5 网络底层数据传输模块的实现  60-63
    4.3.6 域的管理与实现  63-65
  4.4 Tracker 追踪服务器的实现  65-80
    4.4.1 Tracker 的系统框架  65-66
    4.4.2 Tracker 框架的实现类图  66-67
    4.4.3 Tracker 模块的实现  67-74
    4.4.4 备份模块的实现  74-77
    4.4.5 日志模块的实现  77-78
    4.4.6 Tracker 与CR 之间的交互  78
    4.4.7 Tracker 与Master 之间的交互  78-80
  4.5 本章小结  80-81
第五章 系统测试与分析  81-90
  5.1 测试环境  82
  5.2 测试内容  82-88
    5.2.1 安装测试  82-83
    5.2.2 用户界面测试  83
    5.2.3 CR 的功能测试  83-85
    5.2.4 Tracker 的功能测试  85
    5.2.5 CR 的压力测试  85-86
    5.2.6 Tracker 的压力测试  86-87
    5.2.7 DPCDN 的点播性能测试  87-88
  5.3 测试结果分析  88-89
  5.4 本章小结  89-90
第六章 结论  90-92
  6.1 本文结论  90
  6.2 改进与展望  90-92
致谢  92-93
参考文献  93-96

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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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