基于P2P和CDN的监控传输子系统的设计

摘 要：为了探讨多媒体监控系统中所要传输的大量数据，针对CDN网络在进行分发时由于代理服务器存贮空间的有限性而造成应用性能的下降这一特性。利用半同步／半异步的模式进行框架设计，结合任务池和线程池等技术设计和实现了基于P2P，的CDN流媒体系统中媒体资源服务器和原始服务器之间的传输子系统，并提出了基于任务池闲置信息和系统 一运行参数统计信息相结合的有效动态线程池和任务池管理算法。根据各种运行参数信息动态评估系统当前的负载和压力情况，并对任务池和线程池尺寸进行动态修改。通过与两种传统实现方式的实验比较，发现在采用新算法后，显著降低了CPU的负载，有效提高了系统效率和网络吞吐量。
关键词：内容分发网；对等网；半同步／半异步；任务池；线程池

O 引 言
对等网络P2P(Peer-to-peer)技术是目前国际计算机网络技术领域研究的一个热点。该技术的雏形产生于20世纪70年代，典型代表是UseNet和FidoNet；而CDN内容分发网络(Content Distri-bution Network)则是将网站的内容或媒体发布到最接近用户的网络“边缘”，当用户访问时，系统自动无缝地把用户重定向到边缘服务器，从而减轻中心服务器和主干网络的压力，提升流媒体或网站的性能。
随着网络技术的迅猛发展，流媒体内容在互联网中大量传播，对于高质量的流媒体分发服务体现得越加明显，因而为大量用户提供快速，高质量的流媒体分发服务成为了最近研究的热点和难点。
在多媒体监控系统中所要传输的数据量是相当大的，主要包括：控制信息、反馈信息、视频、音频和其他如文本信息等。对于传统的基于C／S模式或B／S模式的多媒体监控系统，在监控点和监控中心之间进行这些大量流媒体数据传输，服务器性能会直线下降。基于此本文把P2P技术引入到该多媒体监控系统设计中主要做了如下改进：
(1)设计了基于P2P和CDN的监控传输子系统。
(2)客户利用P2P方式从边缘服务器得到服务，同时原始服务器和边缘服务器之间的内容发布也通过P2P方式进行，通过这种方式有效地利用了系统中网络带宽和主机资源，减轻了原始服务器和边缘服务器的压力，减少了主干网数据流量，降低了运营商的成本，提高了客户的服务质量。
(3)为了缓解网络I／O和磁盘I／O的矛盾，在传输子系统的设计中采用半同步／半异步的方式将网络I／O与磁盘I／O分开，并通过任务池的方式进行缓冲。
(4)设计了线程池动态管理算法，有效减小了CPU的负载压力，提高了网络吞吐量和系统整体性能。
(5)针对传统方式的缺点进行了有效的改进，利用半同步／半异步的方式建立系统框架，利用任务池对数据的读写请求进行封装，采用线程池对任务池中的任务进行高效异步处理。通过对任务的闲置情况进行统计，并结合系统的当前资源利用情况，对任务池和线程池进行动态管理，降低了CPU的负载，提高了系统的吞吐量。

2 系统框架
系统总体布局如图1所示，边缘服务器将会与若干客户节点形成P2P网络，提供高效的服务质量，便于降低服务器的负载。