应用层(P2P、视频流、内容分发网)

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P2P

与客户端-服务器体系结构不同,P2P体系结构对总是打开的基础设施服务器有最小的或没有依赖,成对间歇连接的主机(称为对等方) 彼此直接通信,与某个主机成功建立连接的对等方称为该主机的邻近对等方。在P2P文件分发中,每个对等方能够向任何其他对等方重新分发已经收到的该文件的任何部分,从而协助发送文件的服务器。

BitTorrent

BitTorrent是一种用于文件分发P2P协议,参与一个特定文件分发的所有对等方的集合被称为一个洪流,在一个洪流中的对等方彼此下载等长的文件块,当一个对等方首次加入一个洪流时,它没有块,随后会积累越来越多的块,当它下载块时,也为其他对等方上传了多个块。每个对等方会周期性地询问每个邻近对等方所具有的块列表,从而对自己当前还没有的块发出请求。

每个洪流都有一个称为追踪器的基础设施节点,当一个对等方加入某洪流,它向追踪器注册自己,并周期性地通知追踪器它仍在洪流中,追踪器以这种方式跟踪对等方。

最稀缺优先

最稀缺优先技术用于对等方决定请求哪些块,对等方确定邻近对等方副本数量最少的块为最稀缺的块,并首先请求最稀缺的块,从而使最稀缺的块得到更迅速的重新分发,均衡每个块在洪流中的副本数量。

对换算法

对换算法用于对等方决定响应哪个请求,对等方持续测量对等方接收到比特的速率,根据当前能以最高速率向它提供数据的邻近对等方,给出其优先权,这几个对等方被称为疏通,每过一定时间,它都会重新计算速率并可能修改疏通的集合;同时每过一段时间,它将随机选择另外一个邻近对等方进行发送,如果两者满足互为疏通的条件,则将对方放入疏通的集合中并继续进行对换,直到对等方之一找到了速率更高的对邻近等方为止。

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视频流

视频是一系列的图像恒定的速率展现,未压缩、数字编码的图像由像素阵列组成,每个像素由一些比特编码表示亮度和颜色

流式存储视频应用中,基础的媒体是预先录制好的视频,这些视频放置在服务器上,用户按需向服务器发送请求观看视频。

HTTP流

HTTP流中,视频作为一个普通文件存储在HTTP服务器中,每个文件有一个特定的URL,当用户要看视频时,客户与服务器建立TCP连接并发送对该URL的HTTP GET请求,服务器在一个HTTP响应报文中发送视频文件;

客户接收后将字节收集在客户应用缓存中,一旦缓存中的字节数超过预先设定的阈值,客户应用程序就开始播放视频,流式视频应用程序周期性地从客户应用缓存抓取,对帧解压缩并在用户屏幕上展现。

DASH

经HTTP的动态适应流(DASH) 允许客户使用不同的以太网接入速率流式播放具有不同编码速率的视频。在DASH中,视频被分为几个不同的版本,每个版本具有不同的比特率,对应不同的质量水平,服务器也有告示文件为每个版本提供不同的URL,客户动态请求不同版本且长度为几秒的视频段数据块,每次用HTTP GET请求报文一次选择一个不同的块,在下载块的同时,客户测量接收带宽并运行一个速率决定算法选择下次的请求,因此DASH允许客户自由地在不同质量等级间切换。

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内容分发网

内容分发网(CDN) 管理分布在多个地理位置上的服务器,在它的服务器上存放Web内容的副本,并将每个用户请求定向到一个能提供最好用户体验的CDN位置。大多数CDN采用通过在少量关键位置建造大集群的方式进行安置。

CDN操作

大多数CDN利用DNS来截获和重定向请求。

集群选择策略

任何CDN部署的核心是集群选择策略,即动态地将客户定向到CDN中的某个服务器集群或数据中心的机制,一般采用专用的集群选择策略,如指派客户到地理上最为邻近的集群、实时测量集群和客户之间的时延和丢包性,从而基于当前流量条件进行定向。