胡偉俊

摘 要：本文分析了應(yīng)用于P2P網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，指出跟蹤監(jiān)控的三類主要方法：網(wǎng)絡(luò)級(jí)別，被動(dòng)的應(yīng)用程序級(jí)別的和主動(dòng)應(yīng)用程序級(jí)別的監(jiān)控。給出了主動(dòng)應(yīng)用程序級(jí)別的監(jiān)控模式下監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)與組成，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析了其監(jiān)控性能。

關(guān)鍵詞： P2P技術(shù)；即時(shí)通信系統(tǒng)；監(jiān)控

【中圖分類號(hào)】TN949.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

1引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，即時(shí)通信與實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用得到快速發(fā)展。在這些應(yīng)用中，即時(shí)通信受到越來越多使用者的喜愛。普通用戶只要能上網(wǎng)，就可以流暢的在個(gè)人計(jì)算機(jī)上進(jìn)行即時(shí)通信。即時(shí)通信是一種便捷的網(wǎng)絡(luò)通信方式，為用戶提供實(shí)時(shí)有效的溝通手段。即時(shí)通信與社會(huì)正在逐漸深度融合。目前國(guó)外比較著名的即時(shí)通信系統(tǒng)有 MSN等，國(guó)內(nèi)移動(dòng)即時(shí)通信軟件有很多，比如 QQ、飛信、微信等。用戶只要在手機(jī)上安裝軟件客戶端，就可以進(jìn)入相應(yīng)的即時(shí)通信系統(tǒng)進(jìn)行即時(shí)聊天。QQ 業(yè)務(wù)一般針對(duì)好友之間，而飛信則是中國(guó)移動(dòng)為中國(guó)移動(dòng)用戶專門推出的一個(gè)客戶端軟件。這些即時(shí)通信系統(tǒng)具有各自的特點(diǎn)。但是目前用戶對(duì)這些即時(shí)通信工具最不滿意的就是各個(gè)即時(shí)通信軟件互不兼容，不能實(shí)現(xiàn)不同即時(shí)通信軟件的互聯(lián)互通。即時(shí)通信系統(tǒng)還沒有一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。主流的即時(shí)通信通用協(xié)議有：即時(shí)信息及出席協(xié)議 IMPP、基于 SIP的針對(duì)即時(shí)通信和出席擴(kuò)展協(xié)議 SIMPLE與可擴(kuò)展信息和出席協(xié)議 XMPP。

隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)接入方式多樣化，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶寬越來越寬，移動(dòng)終端能力越來越強(qiáng)，移動(dòng) P2P 生存發(fā)展的條件越來越成熟，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與固定網(wǎng)絡(luò)的融合趨勢(shì)越來越明顯，移動(dòng)用戶數(shù)量的日益龐大和移動(dòng)設(shè)備的特殊性，使得移動(dòng) P2P 越來越體現(xiàn)出其自身的巨大優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)外許多的研究機(jī)構(gòu)和學(xué)院正在進(jìn)行關(guān)于移動(dòng) P2P 領(lǐng)域的研究或應(yīng)用。移動(dòng)用戶有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，例如移動(dòng)設(shè)備總是時(shí)時(shí)伴隨著用戶，用戶可以在任何地點(diǎn)，任何時(shí)候與任何人進(jìn)行實(shí)時(shí)的交互，也就是說移動(dòng)設(shè)備的實(shí)時(shí)性和自主性是固定網(wǎng)絡(luò)中 P2P 節(jié)點(diǎn)無法比擬的。移動(dòng)P2P的應(yīng)用系統(tǒng)包括文本、圖像、語音、視頻、文件傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)，其中視頻、文件傳輸對(duì)帶寬有一定的要求，否則影響使用效果。為了解決這個(gè)問題，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（Peer-to-Peer，P2P）傳輸架構(gòu)的新技術(shù)開始被用于實(shí)時(shí)影音系統(tǒng)中，以克服上述提到的諸多問題[1]。這種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的實(shí)時(shí)影音串流利用用戶的網(wǎng)絡(luò)帶寬以及運(yùn)算能力，來有效的分擔(dān)串流服務(wù)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，以達(dá)到使網(wǎng)絡(luò)容納更多的用戶，同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)帶寬以及服務(wù)設(shè)備的成本的目的。在這樣的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中，主要的思想與模式是：用戶在網(wǎng)絡(luò)中共享彼此的媒體文件，而不是僅僅從服務(wù)器上下載文件，即，每一位使用者既是一個(gè)客戶端，也是一個(gè)服務(wù)器。這種模式通過共享加載的流媒體服務(wù)器，降低了所需的帶寬，為使用者提供服務(wù)。然而，基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的實(shí)時(shí)影音串流技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)存在動(dòng)態(tài)的特性，用戶可以隨意的加入以及離開網(wǎng)絡(luò)，使得網(wǎng)絡(luò)中的用戶數(shù)目實(shí)時(shí)的變化[2]。在該模式下，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控來跟蹤點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中用戶的網(wǎng)絡(luò)狀況、收看質(zhì)量以及系統(tǒng)狀態(tài)來評(píng)估系統(tǒng)的效能，是非常重要的一項(xiàng)研究?jī)?nèi)容，并且成為近年來的一個(gè)研究熱點(diǎn)[3]。本文分析了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串流系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的需求，指出跟蹤監(jiān)控的三類主要方法：網(wǎng)絡(luò)級(jí)別的監(jiān)控，被動(dòng)的應(yīng)用程序級(jí)別的監(jiān)控和主動(dòng)應(yīng)用程序級(jí)別的監(jiān)控。提出了一種用于P2P網(wǎng)絡(luò)串流的主動(dòng)應(yīng)用程序級(jí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)，分析了系統(tǒng)的各個(gè)主要組成部分與功能。

2.P2P直播系統(tǒng)監(jiān)控

在該模型下，目前已有很多對(duì)于P2P網(wǎng)絡(luò)流媒體直播系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控的研究。在這些監(jiān)控方法中，主要有3種類型的跟蹤監(jiān)控方法：網(wǎng)絡(luò)級(jí)別的監(jiān)控，被動(dòng)的應(yīng)用程序級(jí)別的監(jiān)控和主動(dòng)應(yīng)用程序級(jí)別的監(jiān)控。

1.網(wǎng)絡(luò)級(jí)的監(jiān)控的原理是：執(zhí)行監(jiān)控任務(wù)的監(jiān)控代碼到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如路由器，交換機(jī)和網(wǎng)關(guān)收集IP層的數(shù)據(jù)報(bào)監(jiān)控信息。它可以進(jìn)一步分為路由器和基于非路由器監(jiān)控工作。監(jiān)控的功能是內(nèi)置到路由器并沒有額外的安裝的硬件或軟件， SNMP（RFC1157），RMON（RFC1757）是在路由器監(jiān)控的典型例子。

2.被動(dòng)應(yīng)用程序級(jí)別的監(jiān)控的原理是：通過收集應(yīng)用程序級(jí)信息被動(dòng)的方式，如嗅探，來通過對(duì)比度實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)級(jí)的跟蹤，被動(dòng)應(yīng)用程序級(jí)的監(jiān)控不需要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的訪問。

3.主動(dòng)應(yīng)用程序級(jí)別的監(jiān)控的原理是：系統(tǒng)收集關(guān)于目標(biāo)P2P應(yīng)用程序的活動(dòng)，跟蹤傳播的代理，如"爬蟲"，對(duì)數(shù)據(jù)流量和同行伙伴關(guān)系作進(jìn)一步的分析。本文討論的就是主動(dòng)應(yīng)用程序級(jí)別的監(jiān)控。

3主動(dòng)應(yīng)用程序級(jí)別的P2P實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

我們所提出的主動(dòng)應(yīng)用程序級(jí)別的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。主要組成部分有：日志服務(wù)器，日志緩沖區(qū)，日志分析器，監(jiān)控代理和Web GUI接口。流媒體服務(wù)器接收數(shù)據(jù)流源（例如，媒體編碼器能夠從數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字電視卡或攝像頭獲取視頻/音頻信號(hào)，然后進(jìn)行編碼，作為待處理的視頻流信號(hào)）。一個(gè)流媒體服務(wù)器如果具有足夠大的帶寬，來自流媒體服務(wù)器的種子用戶上傳的流媒體，就會(huì)共享分流到其他對(duì)等端。在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中，Web GUI接口下提供以下信息的輸出：

1. 系統(tǒng)信息：流媒體服務(wù)器使用的CPU /內(nèi)存；

2. 內(nèi)容質(zhì)量信息：最終用戶接收信息的質(zhì)量的；

3. 通信信息：流媒體服務(wù)器和最終用戶上傳/下載速度和數(shù)量。

數(shù)據(jù)庫是一個(gè)可以訪問的資源集合或存儲(chǔ)庫，即是一個(gè)組織好的電子存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)檢索信息。來自該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)還包括一些日志文件。這些日志數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)倉庫ETL（提取，轉(zhuǎn)換和加載）后的過程。 ETL過程包括三個(gè)步驟：首先，數(shù)據(jù)在提取階段被分析、解析和進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)換階段是用一系列的規(guī)則對(duì)源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，如數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)聚合。加載階段的最終目標(biāo)將數(shù)據(jù)加載到最終目標(biāo)。

使用該系統(tǒng)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以跟蹤點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中用戶的網(wǎng)絡(luò)狀況網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容，主要包括設(shè)備信息與服務(wù)器信息。設(shè)備信息的主要內(nèi)容包括：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基本信息，包含設(shè)備名稱，該設(shè)備服務(wù)的終端設(shè)備的數(shù)目、當(dāng)前開放的服務(wù)的數(shù)目、設(shè)備的IP地址、當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)輸入輸出速率、設(shè)備當(dāng)前服務(wù)的用戶數(shù)目。輸入/輸出流量速度，即實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)提供不同的時(shí)間間隔的輸入/輸出流量速度。輸入/輸出流量，即輸入/輸出流量是在上一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)設(shè)備的流量變化，其余還包括系統(tǒng)信息、設(shè)備信息、終端用戶信息、P2P基本信息、P2P終端用戶信息和客戶-服務(wù)器基本信息與終端用戶信息等。在服務(wù)器信息部分，主要信息包括：服務(wù)器基本信息、流量速度、流量、終端用戶信息、P2P基本信息、P2P終端用戶信息、客戶-服務(wù)器基本信息與終端用戶信息等內(nèi)容。

為了評(píng)價(jià)所構(gòu)建系統(tǒng)的性能，我們寫了一個(gè)最終用戶流量日志數(shù)據(jù)包發(fā)生器，建立從50到15000個(gè)連接，并發(fā)送流量日志數(shù)據(jù)到實(shí)時(shí)監(jiān)控服務(wù)器，來為監(jiān)控服務(wù)器產(chǎn)生工作量。此外，我們也在2臺(tái)機(jī)器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，來得到更加全面的觀察結(jié)果。首先，我們發(fā)送2000流量日志（1000記錄一次）到監(jiān)控服務(wù)器，在第5秒，最初的1000日志包存放于日志緩存中，其他的1000日志包在第5秒被接收到。在實(shí)驗(yàn)的開始時(shí)間約7秒后，啟動(dòng)日志分析器，日志數(shù)量減少。服務(wù)器1需要1.45秒和服務(wù)器2需要2.1秒來處理日志。日志存儲(chǔ)時(shí)間服務(wù)器1和服務(wù)器2采用的是1. 25秒和1.95秒。統(tǒng)計(jì)在不同的節(jié)點(diǎn)屬下的數(shù)據(jù)聚集時(shí)間，得到的結(jié)果。

4結(jié)論

隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序用戶的增加，P2P傳輸架構(gòu)的新技術(shù)開始被用于實(shí)時(shí)影音串流系統(tǒng)。然而，這樣的網(wǎng)絡(luò)存在動(dòng)態(tài)的特性，每位用戶既是一個(gè)客戶端，也是一個(gè)服務(wù)器，用戶可以隨意的加入以及離開點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控來跟蹤點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中用戶的網(wǎng)絡(luò)狀況、收看質(zhì)量以及系統(tǒng)狀態(tài)來評(píng)估系統(tǒng)的效能，是非常重要的一項(xiàng)研究?jī)?nèi)容。本文分析了應(yīng)用于P2P網(wǎng)絡(luò)串流的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，指出跟蹤監(jiān)控的三類主要方法：網(wǎng)絡(luò)級(jí)別的監(jiān)控，被動(dòng)的應(yīng)用程序級(jí)別的監(jiān)控和主動(dòng)應(yīng)用程序級(jí)別的監(jiān)控。提出了主動(dòng)應(yīng)用程序級(jí)別的監(jiān)控模式下監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)與組成，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析了其監(jiān)控性能。

參考文獻(xiàn)

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