[发明专利]基于优先级的云视频内容分发方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及基于优先级的云视频内容分发方法及系统。

背景技术

内容分发网络(Content Delivery Networks,CDNs)的出现缓解了网络拥塞现象的发生，CDNs提供商将服务器部署在世界各地，并将用户多次访问的内容存储在边缘服务器内。当用户发出内容请求时，会从边缘服务器获得内容而不是源服务器，减少了网络资源的利用。商业CDN在承载网络流量方面很成功，如Akamai公司，在全球部署了150万台服务器，承载了世界15％-30％的网络流量。但是随着网络技术的不断发展，网络流量的增长速度一直维持在20％以上，其中视频就要占据网络总流量的60％，传统的CDN解决方法是部署更多的边缘服务器，但这样的方法增加了CDN提供商的成本。另一方面，CDN提供商在面对网络流量高增长的同时，也要为用户提供更好的QoS和QoE。

近年来，云视频分发网络(Cloud Video Delivery Networks,CVDNs)的出现改变了我们的生活，它结合了CDN技术和云存储技术，为用户提供高质量内容分发服务。CVDNs分发的内容是在线视频，相较于其他内容，在线视频需要低延迟和高带宽。但是传统的CVDNs却存在缺陷，首先，传统CVDNs没有考虑优先级因素。假设CVDNs存在付费用户，但是却享受与普通用户相同的优先级不能得到更好的服务，这样的方式不能吸引用户付费使用。第二，传统的CVDNs不支持路径切割，存在链路资源浪费现象，资源利用率较低。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于优先级的云视频内容分发方法，其在保证QoS的前提下，提高网络资源利用率和接收率，并可以增加提供商的收益；

基于优先级的云视频内容分发方法，包括：

步骤(1)：生成用于表示服务器的坐标点，将服务器互相连接形成无向连通图；服务器间连线表示链路，为每条链路设置带宽、物理距离和优先级；

步骤(2)：生成用于表示用户的坐标点，生成用户请求，所述用户请求，包括：请求内容、请求的带宽、请求内容所占据存储空间的大小和用户的优先级；用户的优先级：付费用户优先级设置为高，普通用户优先级设置为低；

步骤(3)：将用户总成本设置为目标函数；用户总成本包括：带宽消耗成本、存储成本和内容传输成本三部分，将三部分成本分别计算，然后求和，得到用户总成本；

步骤(4)：设置约束条件；流约束、路径带宽约束和变量约束为约束条件，将内容分发问题规划为多商品流问题；流约束保证进出服务器的带宽相同；路径带宽约束保证经过当前路径的所有带宽不会超过当前路径的可用带宽；

步骤(5)：使用GLPK线性规划工具对多商品流问题进行求解。

所述步骤(1)中，每条链路的带宽取值在800bps-1200bps；每条链路的物理距离用坐标点间距离表示；当前服务器节点与其周围最近的服务器节点之间的链路，根据物理距离长短对链路的优先级进行分级，物理距离短的为当前服务器节点的高优先级链路，其他的为当前服务器节点的低优先级链路。

所述步骤(1)：使用Visual Studio 2013生成用于表示服务器的坐标点，生成加权无向连通图F＝(S,E)表示服务器网络拓扑，其中S表示服务器集合，E表示链路集合；

步骤(11)：随机生成n个坐标点，表示服务器数量为n，服务器集合为S＝{s₀,s₁,s₂…s_n}，其中s₀表示源服务器。每一个服务器s_i∈S有已存储的内容C(s_i)和地理位置L(s_i)，地理位置用坐标s_i(x,y)表示；

步骤(12)：服务器间的链路集合用E(u,v),u,v∈S表示，服务器u与服务器v链路上的带宽用B^uv,uv∈E表示；服务器u与服务器v链路上的使用权值用W^uv,uv∈E表示；服务器u与服务器v路径的物理距离用L^uv,uv∈E表示。

所述步骤(2)中，

优先级为高的用户使用高优先级链路，带宽请求范围在600bps-800bps之间；

优先级为低的用户使用低优先级链路，带宽请求范围在200bps-400bps之间；

付费用户的QoS比普通用户的QoS高；

所述步骤(2)：生成用户请求R；