专利名称：电信级p2p网络的内容分级存储及传送方法
技术领域：
本发明涉及一种电信级P2P网络的内容分级存储及传送方法。
背景技术：
目前，P2P应用最广的领域就是以下载文件为代表的资源共享领 域，各种文件共享软件层出不穷，例如BitTorrent、 eMule、 KazaA、 国内的KuGoo、 PP点点通等，其中以BitTorrent和eMule的使用最 为广泛。
以上的各种应用都采用了分布式的存储方式，即所有共享文件都 分散存放在终端节点上，其中有的内容是完整的，有的内容则缺少某 些片断。由于P2P内容共享领域存在"自私"行为，即很多用户在获取 完整文件后不再对他人提供共享，导致很多内容在网络上存在片断缺 失的情况，从而无法形成完整的文件。另外，在一段时期内"热点，，的 内容很容易找到下栽的种子，而"冷门"的内容往往找不到可以下载的
种子。更为严重的是，当这些分布在不同地点的内容在互联网上传送 时，其流量和流向是无序的，具有难以预测和控制的特性，对于整个 网络而言，会造成大量网络带宽资源的浪费，其整体效率是不高的。 上述这些问题都源于这些P2P应用不是为电信级业务运营而开发的， 因此其底层的内容存储架构不能充分满足电信级业务运营的要求。如 果要开发出适合电信级的P2P内容共享应用，就必须找到能够解决上 述问题的技术手段。
发明内容
本发明的目的是提出一种电信级P2P网络的内容分级存储架构 和分片对等传输的内容传送方法，其适用于基于电信级的P2P内容共
享应用的开发，能够满足电信级网络对稳定性、高效性、高质量以及 尽量节约成本的要求，从而解决现有的分布式存储架构效率低下和内 容缺失、内容存储和分发"冷热不均"的问题。
为实现上述目的，本发明釆用了一种分级的存储架构，其中所有
共享内容都存放在三级具备自主P2P能力的共享节点上，包括内容 存储中心节点(CSCN)、内容存储边缘节点(CSEN)和内容存储终 端节点(CSTN)。其中内容存储中心节点的计算和存储能力最强， 连接带宽最高， 一般长时间不间断地留在网络上，通过审查、内容合 法的原始数据都存放在这类节点上。内容存储边缘节点分布在网络接 入层的边缘，与内容存储中心节点相比，其计算和存储能力较弱、连 接带宽较低，这些节点一般也是长时间留在网络上。第三类节点是内 容存储终端节点，这类节点的计算和存储能力最弱、接入带宽最低， 停留在网上的时间不定。
根据内容集中存储的原则，通过审查、内容合法的全部原始数据 都存放在内容中心节点上，该节点作为集中和后备的存储和分发节点， 可以确保整个系统中内容的合法性和完整性，从而保障了那些较少有 用户下载的"冷门"内容的传送质量。
内容存储边缘节点作为提供稳定资源的重要节点，可以增加热点 内容的服务源，提高内容服务质量和响应速度，为用户提供就近服务， 提高终端服务质量，同时减少骨干网络的穿越流量。根据需要，内容 存储中心定期或不定期地将热点内容分发到内容存储边缘节点上。
在传送内容时，内容存储终端节点首先向其他内容存储终端节点 要求下载内容，如果其他内容存储终端节点没有对应的内容，则向其 所属的内容存储边缘节点索取该内容；如果该内M储边缘节点有对 应内容，则向发出请求的内容存储终端节点传送该内容，如果没有， 则向其他内容存储边缘节点索取该内容；如果其他内容存储边缘节点 有对应内容，则将该内容发送给发出请求的内容边缘节点，并进而发 送给需要下载该内容的内容存储终端节点，如果其他内容存储边缘节 点也没有对应内容，则向内容存储中心节点索取该内容，由内容存储
中心节点将该内容传送给发出请求的内容边缘节点，并进而传送给需 要下栽该内容的内容存储终端节点。
在本发明中，通过上述三级节点的存储和传输，实现了同级节点
间的对等传送以及低级节点向高级节点的内容请求。与传统的CDN 形成鲜明对比的是，本发明并没有采用现有CDN系统的C/S层次结 构和分发策略，而是引入了分布式P2P传输的原理，实现了内容源中 心和边缘节点的内容分发与交换。
与现有的CDN源内容中心集中管理交换对象的模式不同，内容 存储边缘节点可以从一个内容信息列表中自主选择目标节点(包括内 容存储中心节点、其他内容存储边缘节点和内容存储终端)，与之建 立P2P连接并实现内容的获取和传送。
内容存储边缘节点具有P2P并行下栽能力，其不仅可以从内^ 储中心节点下栽内容，而且也可以从其他的内容存储边缘节点下载相 关内容。
只有当其他的内容存储终端不具有用户所需的内容片断时，比如 遇到冷门片断或一些内容存在缺失片断时，不能组织成完整的内容， 才向内容存储边缘节点索取，在内容存储边缘节点也没有的情况下， 最终向内容存储中心节点索取。
与现有的CDN内容下栽模式不同的是，在本发明中采用了分片 模式，即内容存储边缘节点和其他内^储终端节点 一样都引入了内 容分片技术，可以采用部分下栽方式，从多个对等节点分别下栽同一 内容的不同组成部分，并通过内容重组方式获取完整内容。在不需要
的情况下，内容存储边缘节点也不需要下栽全部内容分片进行重组， 从而节约了存储空间。
采用本发明的技术方案，与以往的C/S模式的中心服务器相比， 用户终端对内容存储中心节点和内容存储边缘节点的压力小得多，因 此对设备性能的要求降低了很多，系统不需要频繁地扩容，也不容易 在网络中心和网络边缘形成瓶颈。
由于本发明中引入了 P2P分布式传输，实现了内容源中心和边缘
节点的自主内容分发与交换，更具灵活性和智能性。
另外，本发明有助于消除"冷热不均"的问题。比较"热点"的内容 可以分发到内容存储边缘节点和内容存储终端节点上，从而不需要频
繁地访问内容存储中心节点；而比较"冷门"的内容也无需占据性能较 弱的终端节点的存储空间。由于利记体育小，对"冷门"内容的访问不会 对内容存储中心节点形成压力。
下面参考附图及对实施例的具体描述能够更好地理解根据本发 明的电信级P2P网络的分级存储架构及内容传送方式。如图所示 图1示出了根据本发明的内容分级存储架构。 图2示出了内容分发整体推送(push)的模式。 图3示出了发现热点内容的过程。 图4示出了热点内容列表的推送。 图5示出了 P2P连接的建立。 图6示出了内容分片的传送。 图7示出了资源的报告。
具体实施例方式
本发明所述P2P内容分级存储架构如图1所示。在这种改进的内 容存储架构中，包括了三类具备P2P交互能力的节点，即内容存储中 心节点、内容存储边缘节点和内容存储终端节点。其中，通过审查的、 内容合法的全部原始数据都存放在内容中心存储节点上。根据分发的 需要，内容存储中心节点上的内容被不定期地分发到内容存储边缘节 点上。虚线椭圃内的第三类节点是内容存储终端节点，这类节点的性 能和存储能力最弱，而且接入带宽也不高，其不定期、时长不定地留 在网络上。
一般情况下，内M储终端节点只和其他的内M储终端节点、 内容存储边缘节点进行P2P通信，其内容下栽的优先级依次是其他
内容存储终端节点、内容存储边缘节点、内容存储中心节点。
按照流量本地化的原则，内容存储终端节点之间的P2P内容交换 一般在相邻的节点之间进行，如同一个城域网或者同一个地区的网络 等，只有当本地区的内容存储终端没有该用户所需的内容片断的时候 (比如一些冷门内容或者一些内容的缺失片断)，不能组织成一个完 整的内容，才需要向其他地区的内容存储终端节点发出请求，同时通 知本地区的内容存储边缘节点。当内容存储边缘节点也没有所需内容 的情况下，才向内容存储中心节点索取。
图2示出了内容分发整体推送的模式。其中内容存储中心节点可 根据人工设置的或者热点内容的判断，定期或不定期地以文件为单位 把内容文件的整体向边缘节点推送。内容存储边缘节点收到的是完整 的内容文件。
图3、 4、 5、 6示出了内容的智能分发过程。 一般情况下，P2P 内容的传送是通过内容存储终端发起的，这些内容存储终端也作为 P2P节点。
如图3所示，内容存储终端一般通过信息发布中心来获取内容的 各种信息，然后在各终端节点之间建立起P2P连接，并进行内容的传 送。在初始阶段，由于下载节点# 少，内容还处于"冷门，，的状态，此 时本地区的内容存储终端一般都没有用户所需的内容片断，只能向其 他地区的内容存储终端发出请求。如图所示，内容存储边缘节点 CSEN_A下属的内容存储终端节点CSTN向另 一个内容存储边缘节点 CSEN_B下属的CSTN发出P2P连接请求，并从CSEN—B下属的内 M储终端节点接收所存储的内容分片。
当CSEN_A下载某个内容越来越多时，信息发布中心将感知到 某个地区内的内容存储终端对该内容的获取正在逐渐变"热"，信息发 布中心将定时把这些热点内容的列表推送到内容存储中心节点，再由 内容存储中心节点把该列表下发给各个地区的内容存储边缘节点，如 图4中所示。
当内^储边缘节点得到上述热点内容的列表时，根据列表中的内容分别与内容存储中心节点和内容存储边缘节点建立起P2P连接。 如图5中所示，CSEN—A通过热点内容列表得知CSEN_B和CSEN一C 都存有本地区正在变"热，，的某个内容，因此分别和CSEN_B、CSEN_C 建立P2P连接。同时，这些节点也会根据热点内容获取的需要，与内 容存储中心节点CSCN建立P2P连接。
在P2P连接建立完成之后，内容存储边缘节点交换双方所拥有的 内容分片列表，然后进行内容分片的传送，同时也会根据需要主动向 内容存储中心节点请求某些内容分片。如图6中所示，CSEN一A可以 通过CSEN_B和CSEN_C获得某个热点内容的大部分分片，但是仍 缺少某些分片，这时CSEN—A就可以向内容存储中心节点CSCN申请 这些缺失的片段。
尽管内容存储边缘节点和内容存储终端节点有性能强弱之分，但 它们都是可以被监控的。如图7中所示，无论是哪一类节点，都需要 定时向资源管理系统报告它们所拥有的内容分片列表。为了防止资源 管理系统成为瓶颈，这里的资源管理系统也可以采取分级的机制。
因此，当某个内容在本地区逐渐成为热点之后，本地的CSTN可 以从资源管理系统中获悉内容分布的变化情况，逐步减少从远端的 P2P节点获取内容分片，转而向本地的CSEN请求内容分片，最终实 现内容分片逐步分布到本地其他的内容存储终端上，实现流量的本地 化和热点内容存储的本地化。
权利要求
1.一种电信级P2P网络的内容分级存储及传送方法，其中所有共享内容都存放在三级具有P2P交互能力的节点上，即内容存储中心节点、内容存储边缘节点和内容存储终端节点，其中内容存储中心节点的计算和存储能力最强、连接带宽最高，长期不间断地留在网络上；内容存储边缘节点分布在网络接入层的边缘，与内容存储中心节点相比计算和存储能力较弱、连接带宽较低，也是长时间留在网络上；内容存储终端节点的计算和存储能力最弱、连接带宽最低，留在网络上的时间不定，其中通过审查、内容合法的全部原始数据都存放在内容存储中心节点上，内容存储中心节点定期或不定期地把“热点”内容分发到内容存储边缘节点上，在传送内容时，内容存储终端节点首先向其他内容存储终端节点要求下载内容，如果其他内容存储终端节点没有对应的内容，则向其所属的内容存储边缘节点索取该内容；如果该内容存储边缘节点有对应内容，则向发出请求的内容存储终端节点传送该内容，如果没有，则向其他内容存储边缘节点索取该内容；如果其他内容存储边缘节点有对应内容，则将该内容发送给发出请求的内容边缘节点，并进而发送给需要下载该内容的内容存储终端节点，如果其他内容存储边缘节点也没有对应内容，则向内容存储中心节点索取该内容，由内容存储中心节点将该内容传送给发出请求的内容边缘节点，并进而传送给需要下载该内容的内容存储终端节点。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，内容存储中心节点 以完整文件为单元把内容整体推送到内容存储边缘节点上。
3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，内容存储终端节点 首先向本地区的其他内容存储终端节点要求下栽内容，如果本地区的 其他内容存储终端节点没有所需内容，则向其他地区的内容存储终端 节点索取该内容，如果其他地区的内容存储终端节点也没有该内容，再由该内容存储终端节点向上级内容存储边缘节点索取该内容。
4. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，内容存储边缘节点 在下属内容终端节点要求索取内容时如果没有对应的内容，则向邻近 的内容存储边缘节点索取该内容，如果邻近的内容存储边缘节点也没 有对应的内容，则向内容存储中心节点索取该内容。
5. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，内容存储终端节点 从一个信息发布中心获取关于内容的各种信息，然后建立P2P连接， 进行内容的传送。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，当某个内容被下栽 得越来越多时，所述信息发布中心感知到该内容正在逐渐变为热点内 容，该信息发布中心定时把热点内容的列表推送到内容存储中心节点， 再由内容中心节点把所述热点内容列表下发到各内容存储边缘节点， 各内容存储边缘节点根据热点内容列表的内容建立与其他内容存储边 缘节点和/或内容存储中心节点的P2P连接，以获取热点内容。
7. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述三类节点中的 每一类节点都定时向一个资源管理系统报告它们所拥有的内容列表， 从而对这些节点进行监控。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，内容存储终端节点 从所述资源管理系统获悉内容分布的变化情况，当所需内容在本地区 逐渐成为热点内容后，逐步减少从其他地区的节点获取该内容，转而 向本地区的内容存储终端节点获取该内容，从而使该内容最终逐步分 布到本地区的其他内容存储终端节点上。
9. 如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述内 容在对等节点之间的传送是以分片的方式进行的，再通过重组得到完 整内容。
全文摘要
本发明涉及一种电信级P2P网络的内容分级存储及传送方法，其中所有共享内容都存放在具有P2P交互能力的三类节点上，即内容存储中心节点、内容存储边缘节点和内容存储终端节点。根据本发明，按照内容存储终端节点、内容存储边缘节点、内容存储中心节点的优先级次序下载内容。本发明所述方案满足了电信级网络对稳定性、高效性、高质量以及尽量节约成本的要求，从而解决现有的分布式存储架构效率低下和内容缺失、内容存储和分发“冷热不均”的问题。
文档编号H04L29/06GK101345690SQ20071012879
公开日2009年1月14日 申请日期2007年7月12日 优先权日2007年7月12日
发明者吕冠中, 宏 唐, 涛 庞, 洁 梁, 娟 武, 珣 陈, 海 黄 申请人:中国电信股份有限公司