计算机应用与软件ComputerApplicationsandSoftware基于贡献度的自适应P2P流媒体数据调度算法赵天昊１２郑烇１２王嵩１２杨坚１１(中国科学技术大学自动化系安徽合肥230027)２(网络传播系统与控制安徽省重点实验室安徽合肥230027)摘要在P2P流媒体系统中，数据调度算法是决定视频播放质量和系统性能的核心部分。针对当前P2P流媒体数据调度算法未能考虑节点带宽和服务能力的差异，从而造成对系统资源利用不充分的问题，提出了一种基于贡献度的自适应(CBA)流媒体数据调度算法。算法定义节点贡献度来衡量节点的数据上传和可用带宽情况，预先向部分节点传输准备数据。并根据数据块优先级、带宽估计情况和节点贡献度等信息进行自适应调整，确定数据块请求的提供方和次序。仿真实验表明，CBA算法能充分地利用节点可用带宽，降低流媒体的启动延时和服务器负载，改善系统的整体性能。关键词数据调度对等网络流媒体启动延迟负载均衡TP393文献标识码ADOI:CONTRIBUTION-BASEDADAPTIVEDATASCHEDULINGALGORITHMFORP2PMEDIASTREAMINGZhaoTianhao12ZhengQuan12WangSong12Yang激an11(DepartmentofAutomation,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230027,Anhui,China)2(KeyLaboratoryofNetworkCommunicationSystemControlofAnhui,Hefei230027,Anhui,China)AbstractInpeer-to-peerstreamingsystem,dataschedulingalgorithmisthekeytodeterminetheplaybackqualityandsystemperformance.Existingalgorithmsmakeinsufficientconsiderationofdifferencesinbandwidthandservicecapacities,andarenotabletomakefulluseofsystemresources.Inordertosolvethisproblem,acontribution-basedadaptive(CBA)dataschedulingalgorithmisproposedinthispaper.Inthealgorithm,contributionisusedtomeasurethecapacityoftransmissionandbandwidth.Dataistransmittedtosomepeersinadvanceforpreparation.Peersdecidethesuppliersandschedulingordersaccordingtoprioritiesofsegments,bandwidthestimationsandcontributions.Simulationresultsshowthatthisalgorithmcantakefulladvantageofbandwidthresourcestoreducestart-updelaysandserverpeer’sload,andimprovetheoverallservicecapacityofthesystemaswell.KeywordsDataschedulingPeer-to-peerStreamingStart-updelayLoadbalance0引言网络的发展为流媒体的大规模应用提供了基础，基于P2P技术的流媒体以其良好的可扩展性和低成本的优势，已成为当前网络环境下的主导级应用[1]。P2P流媒体系统中各节点与邻居组成底层覆盖网络，节点与邻居间进行数据交换，利用终端的上行带宽资源降低了服务器的负载，提高视频的流畅程度，解决了传统流媒体系统中服务器网络资源要求高、服务能力有限的问题。分布式的P2P流媒体系统中，媒体内容通常以块为单位进行划分[2]，节点通过与邻居交换所持有的数据块信息，根据调度算法独立地决定所需数据块的发送方和次序。良好的调度算法可以发掘节点的服务能力，提高异构网络中的带宽利用率。数据调度算法对视频播放质量和系统性能具有重要影响，是P2P流媒体系统中的研究热点[3]。文献[4]利用“最大流-最小耗费”来解决流媒体数据调度问题，文献[5]提出一种整数线性规划方案求解数据调度问题，这两种算法可得到较优的调度效果，但算法复杂度高，不适合分布式的实时P2P流媒体系统。以最大化流媒体服务质量为目的的数据块最优调度问题是NP难的，因此一些求解较快的启发式算法调度算法被提出，如文献[6]中提出的数据驱动覆盖网络（Data-drivenOverlayNetwork，DONet）采用局部稀有优先（LocalRarestFirst，LRF）策略，选取邻居节点中最少的数据块进行调度，并优先请求剩余带宽最多的节点。但仅根据剩余带宽来选择发送节点会造成部分高带宽节点负载过大，对稀有数据块的请求过于集中。文献[7]中提出了随机选择的策略，但是对数据块特性和节点服务能力等多种因素考虑欠缺而存在性能不稳定的问题。文献[8]中采用了轮询调度的方法，适用于同构环境，在节点带宽存在差异时系统性能较差。针对上述问题，本文提出一种基于贡献度的自适应(CBA)流媒...