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随着互联网事业的发展,互联网流媒体视频点播服务不断涌现,占据了互联网的绝大部分流量。互联网流媒体视频点播系统已经从普通大系统逐渐演化为复杂巨系统,每天吸引着数以十亿计来自世界各地的用户,规模远超传统的信息系统。然而,由于这类系统的规模和复杂性导致传统的研究方法很难对其进行分析和评价,因此迫切需要使用网络测量对互联网多媒体系统进行全面理解和深入分析。在学术界已经出现了很多针对Netflix和Hulu的测量工作。 随着中国国民经济的繁荣发展和中国网民人数的急速增加,中国的互联网流媒体系统已经成为全球最大的流媒体系统,覆盖直播,点播以及视频分享系统。以视频点播系统迅雷看看和PPTV为例,它们每天服务的用户数量已经超过美国的Netflix和Hulu一个月用户数量的总和。这也为中国互联网的研究人员提供了极好的素材,使其有机会研究全世界最大的流媒体系统。对这些系统的测量研究,将为未来系统的设计和部署提供非常重要的参考。 本文选取两个超大规模的互联网流媒体点播系统――迅雷看看和PPTV作为研究对象,经过长期的测量和对测量结果的分析,发现它们采用了不同于现有文献报道的松耦合的混合方案。这种方案与传统的CDN或P2P方案相比,具有服务质量高,基础设备少和可扩展性强等特点。对该方案的研究能够对流媒体系统的开发和改进提供极有价值的借鉴,并起到举足轻重的指导作用。 本文的贡献包括以下几个方面: 1.本文对超大规模的混合CDN-P2P流媒体点播系统――迅雷看看进行了全面深入的测量。通过对迅雷看看的测量,详细揭示了松耦合混合流媒体系统的工作原理,该系统的用户请求分别被CDN和P2P独立响应;部署了小规模的地理选择性的CDN网络;采用了特有的双服务器加速机制;在P2P流量供给不足的情况下,CDN开始辅助加速。尤为重要的是,我们探寻了P2P网络中视频的演化过程,揭秘节点存储视频的时长,创新性地提出了内容生命周期的概念并进行测量,为描述P2P网络的视频分享能力提供了新的视角。通过对测量数据的分析发现,迅雷看看节点存储的视频内容更新非常缓慢,平均生命周期超过一周。这些测量结果表明,充分利用海量节点中存储的缓慢变化的视频内容,加之采用多种CDN加速策略便可以为全网提供大规模的视频点播流媒体服务。据我们所知,对松耦合混合架构的测量报道并进行研究在学术界尚属首次。 2.本文对视频点播系统PPTV展开了测量,并将其与迅雷看看进行全方位地比较。本文发现PPTV和迅雷看看一样,也采用了松耦合的CDN辅助混合架构,该发现说明了松耦合架构在当前大规模流媒体系统中具有普遍性。该架构依靠客户端驱动,而没有任何服务器来控制视频的播放流程。基于这一共同点,本文对这两个系统进行了进一步深入地剖析和详细地对比,总结出了松耦合混合CDN-P2P流媒体点播系统的设计空间,包括:CDN传输速率,P2P节点数据交互以及工作模式切换。其中工作模式切换机制在整个系统中起着至关重要的作用。据我们所知,CDN-P2P切换机制是首次被报道并进行研究。 3.本文针对混合系统中特有的工作模式切换问题进行了定性的建模分析和大量的仿真实验。在建模分析中,综合考虑了用户体验和系统负载,创新性地选择首次卡顿时间作为混合流媒体点播系统的评价指标。本文设计和开发了基于客户端的混合系统仿真器。在仿真研究过程中,整合了研究内容1中关于内容分布的成果和研究内容2中关于设计要素的成果,使仿真具有很强的真实性。仿真结果表明:与在服务器端进行资源调配(例如:CDN速率提高)相比,在客户端配置合适的切换参数能更加有效地提升系统性能,即CDN服务器提供更小的数据传输速率,首次卡顿时间也会推迟。该研究成果为在混合流媒体点播系统中提升少量关键用户观看非热门视频的服务质量提供了便捷有效的途径。 本文通过大量的测量、分析、仿真工作,较为详尽地讨论了松耦合混合架构提供流媒体点播服务的合理性,设计空间以及独有的关键技术,全面展现了该类系统的技术细节,为今后开展流媒体点播服务提供了有益的借鉴。