[发明专利]基于视频场景切换性的VOD负载均衡方法

摘要

本发明涉及一种基于视频场景切换性的VOD负载均衡方法，该方法通过使得服务器被访问概率相同化以及将相同文件的请求均匀分配到存有该文件的服务器子组上这两个方面来解决VOD系统的负载不均衡的问题，并最终基于这两方面制定负载均衡策略，采用了这种综合的对负载均衡的分析方式。另外，本发明方法将分块后的视频块块内的访问率变化最小最为分块的原则，然后一步一步将问题推理到以场景切换检测作为分块的原则。再者，通过计算各个分块的点播概率，然后设计的服务器访问概率平均的存储方法。

主权项

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。