李振华指导教师陈贵海教授南京大学计算机科学与技术系市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

P2PP2P流媒体系统若干关键属性优化流媒体系统若干关键属性优化方案方案李振华指导教师：陈贵海 教授南京大学计算机科学与技术系第1页提要P2P流媒体系流媒体系统若干关若干关键属性属性1、具有高播放具有高播放连续度的度的P2P流媒体系流媒体系统的的设计2、流媒体流媒体发布源的快速切布源的快速切换3、底底层覆盖网的拓扑覆盖网的拓扑优化化总结与展望与展望第2页P2P流媒体系统P2P研究主要子领域经典系统 SkypeUUCallPPLivePPStream新浪UUSee激烈竞争P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第3页研究意义1月17日中国互联网发展情况统计汇报 中国内地网民观看网络视频几个主要方式中，经过P2P流媒体下载软件比率到达29.91%，靠近三分之一！学术界 SIGCOMM07：微软研究院（华人1、2作）SIGCOMM08：PPLive企业+香港汉字大学（华人all）Rank1：INFOCOM、ICNP、ICDCS、Rank2：IPDPS、ICPP、NOSSDAV、P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第4页概念功效分类：实时播放（Live Streaming）点播（VoD，Video on Demand）工作方式分类：树状多播 网状多播（基于Gossip协议）P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第5页比较网状多播已成为P2P流媒体主流P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望基于树状多播P2P流媒体系统基于Gossip协议P2P流媒体系统拓扑拓扑结结构构树状网状，无固定形状邻邻居数目居数目子结点数，或子结点数+1不确定，通常有一上限传输方式父节点传输给其子结点邻居间按需传输容容错错性性单点失效，容错性低灵活健壮，容错性高多出数据无有带宽带宽利用利用利用率低利用率高适用适用环环境境静态或低动态网络高动态网络系系统规统规模模中、小规模大规模发发展情况展情况逐步被淘汰领域主流第6页P2P流媒体系统属性P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望用户体验的角度播放连续度播放数据率启动时延源切换时延带宽利用率系统容错性网络设计者的角度定位效率端到端时延数据吞吐量拓扑一致性可扩展性第7页关键属性选取依据1、直接影响用户体验，2、或对系统性能至关主要，3、可优化空间大，4、优化包括到人为原因少关键属性播放连续度播放连续度、开启时延、开启时延、源切换时延源切换时延、系统容错性系统容错性、可扩、可扩展性。展性。P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第8页本文工作优化方案1：(IPDPS08)ContinuStreaming系统优化方案2：(ICPP08)快速源切换算法关键属性1：播放连续度优化方案3：(GCC07)底层覆盖网拓扑优化关键属性2：源切换时延关键属性3：系统容错性P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第9页P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第10页背景与动机Gossip多播固有缺点：随机性、不确定性前人工作多从优化数据调度算法着手光优化数据调度算法是不够！P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第11页我们工作数据预取基于DHT弥补Gossip缺陷高播放连续度额外开销低紧迫界限机制动态预测遗漏分片有效避免不必要的预取操作性能评价理论分析模拟实验P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第12页ContinuStreaming系统架构P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第13页数据预取：紧迫界限机制动态预测自适应调整P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第14页性能评价播放连续度从80%左右提升到95%左右（左图），额外开销低于4%（右图）。P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第15页P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第16页背景多个媒体公布源，串行工作P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第17页动机一样带宽，不一样源切换算法，源切换时间不一样P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第18页我们工作源切换过程建立模型归结为优化问题推导出理论最优解快速源切换算法实用贪心趋近理论最优解无额外通信开销性能评价真实拓扑模拟实验P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第19页过程建模P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望优化目标：最小化T2第20页快速源切换算法P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望优化目标：最小化T2第21页快速源切换算法相比传统源切换算法，源切换时间降低20-30%，额外开销没有增加P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第22页P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第23页背景与动机底层覆盖网对P2P流媒体系统至关主要性：只要覆盖网分割，流媒体系统就陷于中止底层覆盖网拓扑关键点存在：割点 分点C765C1234DTTLTTLCC1234567P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第24页我们工作分点的概念拓扑关键但的存在割点分点定义分点分点的检测与消除分点检测算法分点消除算法性能评价模拟实验P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第25页分点定义P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望定位可达分点TTL3214TTLTTLTTL3214C765C2341第26页分点检测P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望67CC15234Msg_ResponseMsg_Init67CC15234Msg_Probe753167CC1523417531Msg_Probe67CC15234Msg_Arrival5,71,367CC15234Yes!7CC153 （0）网络初始状态 （1）开启检测 （2a）探测可达性I（2b）探测可达性II（3）搜集可达关系（4）划分子集、判定分点第27页性能评价P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第28页总结(1)Book:Guihai Chenand Zhenhua Li.Peer-to-PeerNetwork:Structure,ApplicationandDesign(对等网络：结构、应用与设计对等网络：结构、应用与设计).TsinghuaUniversityPress,Sep.About400KcharactersinChinese.JournalPaper:HuanChen,GuihaiChen,ZhenhuaLiandXiaomeiCao.AMarketModelbasedReputationmanagementMechanismforPeer-to-PeerNetworks.AcceptedbyJournal of Chinese Computer Systems(小型微型计算机系统小型微型计算机系统),inChinesewithEnglishabstract.RuifengYuan,ZhenhuaLiandGuihaiChen.EnhancingOverlaysPerformancewithVirtualNodeSwitchMechanism.AcceptedbyComputer Science(计算机科学计算机科学),inChinesewithEnglishabstract.ZhenhuaLi,GuihaiChenandTongqingQiu.PartitionNode:theTopologicallyCriticalNodesofUnstructuredP2PNetwork.AcceptedbyChinese Journal of Software(软件学报软件学报),inChinesewithEnglishabstract.P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第29页总结(2)ConferencePaper:ZhenhuaLi,JiannongCao,GuihaiChenandYanLiuFastSourceSwitchingforGossip-basedPeer-to-PeerStreaming.The37thInternationalConferenceonParallelProcessing(ICPP),September8-12,inPortlandOregon,USA.ZhenhuaLi,JiannongCaoandGuihaiChen.ContinuStreaming:AchievingHighPlaybackContinuityofGossip-basedPeer-to-PeerStreaming.The22ndIEEEInternationalParallelandDistributedProcessingSymposium(IPDPS),April14-18,inMiamiFlorida,USA.ZhenhuaLiandGuihaiChen.DetectingandReducingPartitionNodesinLimited-routing-hopOverlayNetworks.The6thInternationalConferenceonGridandCooperativeComputing(GCC),pages19-25,August16-18,inUrumchi,Xinjiang,China.JunfengXie,ZhenhuaLiandGuihaiChen.ASemanticOverlayNetworkforUnstructuredPeer-to-PeerProtocols.The13thInternationalConferenceonParallelandDistributedSystems(ICPADS),pages1-8,December5-7,inHsinchu,Taiwan.ZhiyuLiu,RuifengYuan,ZhenhuaLi,HongxingLiandGuihaiChen.SurviveunderHighChurninStructuredP2PSystems:EvaluationandStrategy.Lecture Notes in Computer Science(Proceedings of ICCS),Volume3994,pages404-411,May28-31,inReading,UK.P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第30页展望展望1、实时系统研究趋于成熟，P2P点播系统研究非常有价值：SIGCOMM07/08两篇论文都是关于P2P点播系统2、P2P流媒体系统多个属性间关系研究3、P2P流媒体领域研究空间依然很大，并非一些学者认为“大势已去”、“穷途末路”。P2P流媒流媒体系体系统关关键属性属性播放播放连续度度快速源切快速源切换覆盖网拓覆盖网拓扑扑优化化总结与展与展望望第31页谢谢！感激各位参加答辩老师和同学！第32页