[发明专利]基于视频场景切换性的VOD负载均衡方法

权利要求书

1.一种基于视频场景切换性的VOD负载均衡方法，其特征在于，以如下步骤实施：

步骤一，首先利用以下公式来计算相邻两帧的亮度分量值的平均差值，

    

其中D(n, n-1)为第n帧和第n-1帧图像的亮度分量值的平均差值；为第n帧中(i,j)位置像素点的亮度分量值；M、N分别表示图像的宽度和高度；当满足以下公式时，场景发生切换，

    ，

   ，

其中tTH1、tTH2为设置的阀值；

步骤二，假设有N个视频，分别为F1、F2……Fn，这N个视频的点播率满足Zipf分布，对这N个视频进行预测的热播度排序，为F1’、F2’……Fn’，那么Fi’的点播率为

   

其中

假设第i个视频Fi’按照场景切换分割法分成mi段，分别为：，它们的起始和结束时间分别为；由于在每一个内，用户的退出率很低，把的内部点播率变化近似看为0，即用户一旦访问了，一直到时刻才会选择退出或者继续观看；把整个Fi’看成播放时长为mi，间隔为1的一个视频；那么用户在访问该视频时，在线时间t就是一个随机变量（t取1到mi）；

用户在线时间随机变量t接近于对数正态分布，其概率密度函数满足：

    

其中m为lnt的均值，s为lnt的标准差；

所以对于视频Fi’，得到的点播概率为

      

其中

    

   

所以视频块对应的点播概率为；

步骤三，经过前面的计算，把当前的所有视频分块等同的看成如下形式：

有L个小视频文件，，分别为I1，I2，……，IL，它们有各自的点播概率，分别为P(I1)，P(I2)，……，P(IL)；

步骤四，假设第i个小视频文件备份数量为Ci（Ci不大于服务器的数量），则每个备份被访问概率是；为了使得负载均衡，最理想的状态是所有的个小视频被访问概率的标准差最小，且刚好是服务器数量的倍数或接近；设，，即当M能被S整除，且

的值达到最小时达到最理想的负载均衡状态，

显然要达到最小值，每个都需要和最接近，

根据M是S的整数倍，对M的值进行循环，求得每个M对应的所有Ci值，直到有Ci的值大于服务器的数量S时停止循环；然后选取能使得达到最小值时M的值，以及这个值所对应的所有Ci；

步骤五，现在已经得到每个小视频分块Ii的备份数量Ci，显然也已经得到M个视频文件的访问概率；根据M刚好是服务器数量的整数倍或接近，且只有细微的差别，设计如下算法：

1)对所有分块的点播度由高到低排序，设为队列Q；

2)对s个服务器当前负载从低到高排序，设为队列S；

3)取队列Q中的第一个分块，并根据其冗余存储数K，将K个重复分块分别存放于S中的前K个服务器；

4) 重复2）、3）步，直到Q中所有视频都被放置完毕。