Tóm tắt. Các hệ thống phát trực tuyến P2P (TV và Video) dựa trên cấu trúc không được cấu trúc, đang trở nên phổ biến và là chủ để được nghiên cứu mạnh mẽ. Chiến lược lựa chọn chunk và ngang hàng (hoặc lập kế hoạch) là một trong những trình điều khiển chính của hiệu suất. Công việc này trình bày bằng chứng chính thức rằng có tồn tại một chiến lược lập kế hoạch không được phân bổ có khả năng phân phối tất cả các đoạn cho tất cả N peer trong chính xác bước = ⌈log2 (N) ⌉ + 1. Vì đây là số bước tối thiểu cần thiết để phân phối. Một chiến lược như vậy là có thể thực hiện được và một lớp lịch trình dựa trên thời hạn hoàn toàn nhận ra nó. Chúng tôi cho thấy rằng ít nhất một trong những lịch biểu dựa trên thời hạn là khả năng phục hồi để giảm kích thước vùng lân cận xuống các giá trị nhỏ như log2 (N). Kết quả mô phỏng được chọn làm nổi bật các thuộc tính của các thuật toán trong các tình huống thực tế hoàn thành bài báo.
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠN - BÀI TẬP NHÓM ĐỀ TÀI: LÊN LỊCH TỐI ƯU CÁC ỨNG DỤNG TRUYỀN TRỰC TUYẾN TRONG Chuyên ngành : Hệ thống thơng tin Giảng viên : T.S Vũ Văn Thỏa Nhóm thực hiện: Nhóm I Hà Nội, 2018 Hà Nội, Tháng - 2016 LUẬNVĂNTHẠCSỸKỸTHUẬT Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Phần I: Dịch báo LÊN LỊCH TỐI ƯU HÓA CÁC ỨNG DỤNG TRUYỀN TRỰC TUYẾN TRONG CÁC MẠNG KHƠNG CĨ CẤU TRÚC HÀNỘI-2013 Luca Abeni, Csaba Kiraly Renato Lo Cigno DISI - Đại học Trento, Ý {abeni; kiraly; locigno} @ disi.unitn.it Tóm tắt Các hệ thống phát trực tuyến P2P (TV Video) dựa cấu trúc không cấu trúc, trở nên phổ biến chủ để nghiên cứu mạnh mẽ Chiến lược lựa chọn chunk ngang hàng (hoặc lập kế hoạch) trình điều khiển hiệu suất Cơng việc trình bày chứng thức có tồn chiến lược lập kế hoạch khơng phân bổ có khả phân phối tất đoạn cho tất N peer xác bước = ⌈log2 (N) ⌉ + Vì số bước tối thiểu cần thiết để phân phối Một chiến lược thực lớp lịch trình dựa thời hạn hồn tồn nhận Chúng tơi cho thấy lịch biểu dựa thời hạn khả phục hồi để giảm kích thước vùng lân cận xuống giá trị nhỏ log2 (N) Kết mô chọn làm bật thuộc tính thuật tốn tình thực tế hồn thành báo Từ khóa: - P2P: Peer – to – Peer : Mạng ngang hàng Streaming : Trực Tuyến Optimality: Tối ưu hóa Lớp: Hệ thống thơng in Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Giới thiệu P2P truyền trực tuyến đặc biệt P2P hỗ trợ cho IP-TV trở thành khơng chủ đề nghiên cứu nóng, mà có sẵn hệ thống dịch vụ [1-5] Nền tảng để hỗ trợ phát trực tiếp đảm bảo chậm trễ phân phối thấp thông tin cho tất peer Điều liên quan chặt chẽ đến đặc điểm lớp phủ lịch trình phân phối khối cho peer Cộng đồng chia thành hệ thống có cấu trúc hay khơng, tức lớp phủ có thuộc tính tơpơ biết đến kiểm soát hypercube hệ thống khơng có cấu trúc dựa mắt lưới chung tốt cho phạm vi Lợi hệ thống có cấu trúc nằm khả tìm lịch trình xác định để đạt hiệu tối ưu, chúng thường yếu đối mặt với rời rạc (đến rời khỏi nút), yêu cầu báo hiệu cho việc bảo trì lớp phủ phức tạp để quản lý Thay vào đó, hệ thống khơng có cấu trúc mạnh mẽ dễ quản lý Việc bảo trì lớp phủ yêu cầu kết nối: nút tự động tìm kiếm liên hệ với nút bên cạnh Bất lợi chúng cho đến khơng thể tìm thấy thuật toán lập kế hoạch phân phối tối ưu mạnh mẽ điều kiện hoạt động bình thường Bài viết giải vấn đề này, thể tồn tồn lớp lịch trình tối ưu theo giả định lớp phủ kết hợp hồn tồn cho thấy lập lịch mạnh mẽ để chống lại việc giảm vùng lân cận xuống log2 (N ), N số lượng peer * Cơng trình Ủy ban châu Âu hỗ trợ thông qua Dự án NAPA-WINE (Ứng dụng P2P-TV mạng Wise Network - www.napa- wine.eu), ICT Call FP7-ICT-2007-1, 1.5 Truyền thông nối mạng, cấp số 214412 Lớp: Hệ thống thông in Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Trình bày vấn đề Chúng nghiên cứu lập kế hoạch (lựa chọn chunk peer) để phổ biến mạng ngang hàng mạng lớp phủ khơng có cấu trúc Nó biết giới hạn độ trễ phổ biến mẩu thông tin nào, cho nút có xác băng thơng cần thiết cho thân luồng, Slb = ⌈log2 (N) ⌉ + )T Trong T thời gian truyền Nó biết đến [1] lập lịch tập trung phân phối đoạn luồng xác 5lb Ngồi ra, [6] chứng minh ràng buộc giữ cho số lập lịch phân phối Nếu (Mc số lượng khối) Tuy nhiên, hệ thống phân phối thời gian thực coi giới hạn tiệm cận không tương đương với lb Bài viết tập trung vào việc chứng minh cách thức tồn thuật tốn tối ưu phân phối, việc tìm kiếm trình lập lịch mạnh mẽ, khả thi với vùng lân cận bị hạn chế thực giới hạn hợp lý tối ưu Đây điểm khởi đầu (một tham chiếu tối ưu) để nghiên cứu thêm hệ thống không đồng nhất, tương tác lớp phủ với mạng IP bản, tất 'khiếm khuyết' mà cấm tìm giải pháp thức dạng đóng cho vấn đề kịch mạng thực 2.1 Mô tả hệ thống Chúng xem xét lớp phủ peer kết nối với cấu trúc liên kết lưới chung Tổng số peer N Mỗi peer kết nối NN peers khác tạo thành vùng lân cận Một trường hợp đặc biệt NN = N - 1, mạng lưới kết nối hoàn tồn Chúng tơi xem xét diện “ peer đặc biệt” khác nguồn gốc Ràng buộc xuất phát từ thực tế nút truyền thơng tin sau nhận được, số lượng nút sở hữu đoạn tối đa gấp đơi T Vì mục đích đơn giản, hạn chế thảo luận với cấu trúc liên kết n-thường xuyên: đồ thị ngẫu nhiên với kết nối đối xứng n liên kết nút Lớp: Hệ thống thơng in Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa video Nguồn khơng nhận khối, liên kết chiều cách hợp lý khơng phải phần vùng lân cận nào, tức liên kết chiều bổ sung cho liên kết khác Hình báo cáo hai cấu trúc liên kết mẫu Nguồn phân phối chương trình truyền hình video (phát trực tiếp) Video chia thành khối Mc có thời lượng phát định kỳ Tất peer có băng thơng đơn vị (nghĩa là, chúng truyền đoạn xác thời gian tạo liên đoạn) đường lên khơng có giới hạn đường xuống Chúng không xem xét xáo động tập trung, tham số hiệu suất chính, chậm trễ khuếch tán khối, chậm trễ mà khối nhận tất peer Chính thức, ri thời gian phát xạ đoạn Ci, độ trễ khuếch tán fj = t - ri cho tất N peer nhận Ci Mỗi peer có kiến thức hồn hảo tình trạng lân cận Hình (A) - Cấu trúc liên kết lưới chung với N = NN = 3; vùng bóng mờ (hồng) vùng lân cận nút đen; nguồn nút rô (màu vàng); (B) - Lưới đầy với N = Các giả thiết có nghĩa là: i) khơng u cầu đặt hàng tồn cầu peer; ii) hệ thống không cấu trúc; iii) định người lên lịch độc lập với nhau; vi) peer biết xác tập khối nhận tất peer láng giềng nhận; v) chậm trễ tín hiệu không đáng kể Quyết định lên lịch liệu peer có đẩy thơng tin đến peer khác hay khơng kéo thơng tin từ peer khác kết hợp hai sách Đơi văn học, tun bố thơng tin đẩy hành vi điển hình hệ thống xây dựng, phương pháp kéo thích ứng nhiều cho lớp Lớp: Hệ thống thơng in Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa phủ khơng có cấu trúc Các tài liệu gần [6, 7] thay vào sử dụng lịch trình đẩy mắt lưới khơng có cấu trúc Thật vậy, lựa chọn cho dù tốt đẩy kéo thơng tin khơng tái cấu trúc (hoặc thiếu nó) hệ thống, với tắc nghẽn băng thơng, tạo xung đột việc định lên lịch Các hệ thống dựa đẩy thích hợp cho hệ thống nơi nút cổ chai đường lên, điều đảm bảo ưu tiên đoạn lên lịch để truyền đường lên, xung đột lập lịch phát sinh từ chất phân tán lịch trình nhấn mạnh đường xuống peer khác Nếu tình hình bị đảo ngược (khơng phổ biến mạng bị chi phối truy cập ADSL, mặt kỹ thuật có thể), trình lên lịch kéo theo giải xung đột đường xuống nhiều đường lên băng thơng thích ứng với xung đột lịch biểu Thật thú vị, kịch với khả đối xứng lên xuống đường xuống không đưa lựa chọn hợp lý dễ dàng việc liệu việc đẩy kéo thông tin có phải lựa chọn tốt hay khơng Chúng tơi xem xét lịch trình dựa đẩy, cho việc đảo ngược giả thuyết nút cổ chai lịch trình dựa kéo dài gấp đôi so với điều chứng minh tối ưu phần dễ dàng bắt nguồn 2.2 Ký hiệu định nghĩa thức Một hệ thống tạo thành tập hợp S = (P1, PN} N peer Pi, cộng với nút đặc biệt gọi nguồn Mỗi peer Pi nhận khối Cj từ peer khác, gửi chúng tới peer khác với tốc độ s(Pi) Nguồn gửi khối với tốc độ s(nguồn) Tập hợp khối nhận Pj thời điểm t định C (Pj, t) Nguồn, không bao gồm S, tạo khối theo thứ tự, với tỷ lệ cố định λ (Cj tạo nguồn thời điểm rj = j) Chúng tơi bình thường hóa hệ thống w.r.t λ, cho rj = j Ngồi ra, chúng tơi đặt i, s (Pi) = s (nguồn) = λ = 1, trường hợp giới hạn để trì phát trực tuyến Lớp: Hệ thống thơng in Nhóm I Mơn học: Cơng cụ toán cho CNTT Ký hiệu S N Mc Pi Ch rh NN fh C (Pi, t) C’(Pi, t) Ni s(Pi) T.S Vũ Văn Thỏa Định nghĩa Tập hợp tất peer Số lượng peer hệ thống Tổng số đoạn ith peer, máy số hth Chunk, đoạn số Thời gian nguồn tạo Ch Kích thước vùng lân cận Sự chậm trễ khuếch tán Chunk Ch (thời gian cần thiết Ch để tiếp cận tất peer) Tập hợp khối Pi sở hữu thời điểm t Tập hợp khối Pi sở hữu thời điểm t cần thiết số vùng lân cận Pi Vùng lân cận đồng đẳng Pi Băng thông tải lên peer Pi Bảng Các định nghĩa ký hiệu sử dụng báo Nếu Dj (t - rj) tập hợp nút sở hữu chunk Cj thời điểm t, trường hợp trễ fj chunk Cj định nghĩa thời gian cần thiết Cj để phân phối cho peer: fj = { : Dj () = S} Theo định nghĩa này, peer Pj nhận chunk Cj thời điểm t với rj + t rj + fj Xem xét lớp phủ khơng có cấu trúc phân phối ngẫu nhiên khoảng thời gian Do đó, hệ thống khơng có cấu trúc Pi đảm bảo nhận Cj nhiều thời điểm rj + fj Để tái tạo xác tồn luồng truyền thông, peer phải đệm khối thời gian F = max j Mc (fj) trước bắt đầu phát Vì lý này, chậm trễ khuếch tán trường hợp xấu F số liệu hiệu suất cho hệ thống phát trực tuyến P2P viết tập trung vào Khi ∀i, s (Pi) = λ = 1, thời điểm t, nguồn gửi đoạn Cj (với rj = t) tới peer peer Pi gửi đoạn Ch ∈ C (Pi, t) tới peer Pk Tất khối nhận thời điểm t + Như thảo luận trên, độ trễ khuếch tán tối thiểu fj cho đoạn Cj ⌈log2 (N) ⌉ + Chunk khuếch tán cho tối ưu ∀j, fj = ⌈log2 (N) ⌉ + = F Các ký hiệu quan trọng sử dụng báo thu hồi Bảng Lớp: Hệ thống thông in Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Lập lịch peer Chunk Trong hệ thống P2P dựa đẩy, peer Pj gửi đoạn, chịu trách nhiệm cho việc chọn đoạn gửi peer đích Đoạn Cj gửi chọn lập lịch ngang hàng, Pk đích chọn lập lịch ngang hàng Bài viết tập trung vào thuật toán chọn Cj đoạn, sau chọn mục tiêu ngang hàng Pk cần Cj, định nghĩa tính tối ưu trình bày báo hợp lệ cho hệ thống luồng P2P dựa chunk Một số thuật toán lập kế hoạch chunk tiếng Chunk nhất, Chunk hữu ích nhất, Random Chunk (một lần nữa, mù hữu ích) Thuật tốn thuật toán Chunk Blind Chunk thời điểm t đoạn nhất: Cj ∈ C(Pi, t) : ∀Ch ∈ C(Pi, t), rj ≥ rh (Cj lên lịch tất peer khác có nó) Thuật tốn Chunk hữu ích (LUc) chọn đoạn cần thiết peer: Cj ∈ C′(Pi, t) : ∀Ch ∈ C′(Pi, t), rj ≥ rh C′(Pi, t) tập hợp C (Pi, t), chứa phần chưa nhận (hoặc không nhận số peer khác) Các thuật toán Random Chunk chọn đoạn ngẫu nhiên C (Pi, t) (Random Blind Chunk) C '(Pi, t) (Random Useful Chunk - RUc) Sau chọn đoạn Cj gửi đi, phép toán lập lịch ngang hàng chọn peer Pk cần Cj Thuật toán lập lịch ngang hàng sử dụng phổ biến Random Useful Peer, ngẫu nhiên chọn peer cần Cj Về lý thuyết, thuật tốn lập lịch trình chunk chọn Pk ∈ S, thực tế peer Pi biết tập hợp tất peer khác, chọn Pk từ tập hợp S gọi vùng lân cận Vùng lân cận Pi định Ni ∀i, Ni = S - Pi đặc biệt tương ứng với biểu đồ kết nối hoàn toàn 3.1 Lên lịch Peer tối ưu Lựa chọn peer ngẫu nhiên ngăn chặn việc đạt tối ưu, peer chọn khơng thể phân phối thêm đoạn Lý đằng sau lựa chọn peer tối ưu nên sau: điểm đến chọn đảm nhận vai trò phân phối lại đoạn Lớp: Hệ thống thơng in Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Chúng tơi định nghĩa trình lập kế hoạch ngang hàng “sớm nhất-mới nhất” (ELp) sau: ELp chọn mục tiêu peer Pl; cần Ch sở hữu đoạn Ck với thời gian phát sinh sớm rk: Ch ∈/ C(Pl, t) ∧ ∀Pj ∈ Nl, L(Pl, t) ≤ L(Pj, t) (1) Trong L (Pi, t) = maxk {rk: Ck ∈ C(Pi, t)} đoạn thuộc sở hữu đến Pi lúc b Nếu thời điểm t Pi chưa nhận đoạn nào, L (Pi, t) = Nếu nhiều người khác tồn thỏa mãn (1) người ta chọn ngẫu nhiên 3.2 Lập kế hoạch Chunk tối ưu Chúng hiển thị định luật lịch trình LUc / ELp tối ưu trường hợp lưới đầy đủ; nhiên, LUc / ELp cung cấp độ trễ khuếch tán trường hợp xấu lớn kích thước vùng lân cận bị giảm (như trình bày Phần 5) Một hành vi xấu phổ biến tất lịch trình LUc, gây thực tế trình lập lịch ln chọn đoạn hữu ích Do đó, lý (chẳng hạn kích thước vùng lân cận bị hạn chế kiến thức giới hạn vùng lân cận) đoạn Ck với rk> rh đến đồng đẳng trước Ch hồn tồn khuếch tán, peer khuếch tán Ch độ trễ khuếch tán tăng lên lượng lớn Nói cách khác, giới hạn kiến thức khu vực lân cận làm cho đoạn sau đến peer trước peer trước đó, khuếch tán thứ hai bị dừng lại Vì lý này, thuật tốn lập lịch trình phát triển để tương đương với LUc / ELp trường hợp lưới đầy đủ để thực tốt biểu đồ khơng kết nối hồn tồn Thuật tốn dựa thuật tốn lập lịch trình dựa dòng thời gian, có tên Dl Thuật tốn lập lịch trình Dl hoạt động dựa thời hạn lập lịch biểu d k liên quan đến thể đoạn Thời hạn lập kế hoạch khởi tạo thành d k = rk + nguồn gửi Ck thời điểm rk Bộ lập lịch đoạn sau hoạt động cách chọn Ck đoạn với thời hạn lập lịch tối thiểu: Lớp: Hệ thống thông in Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Ck: ∀Ch ∈ C’(Pi, t),dk ≤ dn ; (2) Trước gửi Ck, thời gian lên lịch bị hỗn lại đơn vị thời gian: dk = dk + (cả Pi đồng đẳng đích thấy Ck với thời hạn lập kế hoạch nó, trường hợp chunk diện peer khác rõ ràng không bị ảnh hưởng) Chiến lược lập kế hoạch dựa việc lựa chọn đoạn với thời hạn tối thiểu biết đến văn học Hạn chót (EDF), nhắc đến “Lập lịch trình điều khiển hạn chót” báo Liu Layland [8], theo hiểu biết tốt chúng tơi, chưa áp dụng với thời hạn linh hoạt hệ thống phân tán Quan sát Thời hạn lên lịch biểu Dk thể chunk Ck Pi ngang rk + 2d, d số lần mà Ck chọn lập lịch Dl dọc theo đường dẫn lấy đoạn Pi Phân tích với đầy đủ mắt lưới Trong phần này, số thuộc tính quan trọng thuật toán lập lịch LUc / ELp Dl / ELp chứng minh cho trường hợp lớp phủ kết nối hoàn toàn Trong Định lý 2, chứng minh LUc / ELp đạt tối ưu, trong Định lý 3, tính tối ưu Dl / ELp hiển thị Bổ đề Khi sử dụng ELp Bằng chứng Trong thời gian ban đầu thoáng qua, thời điểm t hệ thống chứa t - đoạn (vì thời điểm nguồn phát đoạn tất peer có đoạn gửi đoạn); đó, có N - (2 t - 1) peer khơng có khối Theo định nghĩa, trình lập lịch biểu ELp chọn peer mục tiêu, P i ngang hàng có nhiều đoạn 2t - 1> N Bổ đề Nếu i, s (Pi) = Lớp: Hệ thống thông in λ =1 ∧ ⇒ 2t > N +1 ⇒ t> 1og2 (N +1) Ni = S - Pi, sử dụng lịch biểu LUc / ELp, 10 Nhóm I Mơn học: Cơng cụ toán cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa , < || Lj () || = -1 || Lj ()= {Pj: maxk{ rk ∈ C (Pj, rj + )} = rj} tập hợp peer có Cj đoạn họ thời điểm rj + Bằng chứng Bổ đề chứng minh cảm ứng = t - rj, cách xem xét đoạn thuộc sở hữu peer thời điểm t = rj + , cho S chia thành ba tập con: - X () = {Lj (i): i> } tập hợp đồng đẳng có đoạn sau Cj; - Y () = Lj () tập hợp peer có Cj đoạn chúng; - Z () = {Lj (i): i rk Do đó, = ⇒ || Lj () || = || Dj () || = = , || X () || = = - Cũng lưu ý || Z () || = N - 1> || X () || + || Y () || Bước quy nạp: Trước hết, dễ nhận thấy || X ( - 1) || - 1: thực tế, đơn vị thời gian đoạn Ck: rk> rj tạo ra, tất peer Pi ∈ X (k - 1) gửi đoạn chúng đến peer khác Kết là, || X ( - 1) || tối đa || X( - 2) || + Nhưng || X ( - 2) || - (bằng cảm ứng), || X ( - 1) || rj gửi - lần Kết là, || Dj (i +1) || = 2i, || X (i + 1) || = 2i - 1, || Z (i +1) || = 0, || Lj (i + 1) || rj) Tuy nhiên, việc chọn Cj với Dl hàm ý rj rk mâu thuẫn với giả thuyết rk> rj Nếu đến t0 log (N + 1) , bổ đề đảm bảo tất lập lịch đoạn giống hệt theo lịch trình ngang hàng ELp Nếu t0 log (N + 1) , có giả thuyết t < t0 lịch trình tạo Dl / ELp LUc / ELp giống hệt Theo định nghĩa thời điểm t0 Pj LUc / ELp Ck ∈ C’(Pi, t0 ) : Ch ∈ C’(Pi, t0 ) rj rk Vì nguồn tạo đoạn đơn vị thời gian, rk rh có giá trị, rk> rh Để có lịch biểu khác, Dl / ELp phải chọn Cj Ck Lớp: Hệ thống thơng in 13 Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Vì t rj Quan sát 3: Lưu ý lập lịch Dl trì hỗn thời hạn lập lịch biểu hai đơn vị thời gian lần truyền dk = dk + Nếu số chung sử dụng thay cho thời hạn lên lịch hoãn lại dk = dk + q, cuối phương trình chứng Định lý trở thành rj + q (t0 - rj) rk + q ( t0 - rk) ⇒ (q - 1) r j (q - 1) rk mâu thuẫn với rk> rj q> Do đó, số chung q> sử dụng để trì hỗn thời hạn lập biểu, Dl / ELp tương đương với LUc / ELp Theo nghĩa này, Dl xem lớp tồn thuật toán dựa thời hạn Giới hạn khu vực kết chọn Mặc dù hai LUc / ELp Dl / ELp chứng minh để cung cấp thiệu suất tối ưu trường hợp đồ thị kết nối đầy đủ hiệu suất họ nhiều tình thực tế chưa rõ ràng Bên cạnh hai thuật tốn này, xem xét kết hợp khác với thuật toán LUc, RUc RUp để so sánh 5.1 Mô hiệu suất truyền trực tuyến đo lường P2P Hành vi thuật toán lập lịch trình giới thiệu Phần phân tích cách sử dụng trình mơ SSSim [9], cách thiết lập lớp phủ N peer với đơn vị tải lên băng thông tải xuống vô hạn Nguồn phân phối khối Mc Lớp: Hệ thống thông in 14 Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Như giải thích Phần số hiệu suất xem xét báo thời gian khuếch tán trường hợp xấu F (như nêu Phần 3), thuật toán lập lịch tối ưu F = ⌈log2 (N) ⌉ + Trước hết, thuật toán mô đồ thị kết nối đầy đủ, Hình Theo Định lý 3, LUc / ELp Dl / ELp đạt hiệu suất tối ưu, vượt trội so với thuật toán khác (cụ thể RUc / ELp đạt giá trị f gần gấp đôi tối ưu, tất thuật toán khác đạt hiệu suất 5.2 Hạn chế lớp phủ Trong tình thực tế, lớp phủ bị hạn chế sử dụng thay cho biểu đồ kết nối hồn tồn Lớp phủ giới hạn mơ hình hóa giả định quan hệ hai chiều số xác định trước (NN = || Ni ||) nút lân cận Biểu đồ kết đồ thị ngẫu nhiên NN-regular Trong mô sau, thuật toán đánh giá 10 trường hợp biểu đồ ngẫu nhiên NN-regular Chúng xác minh khoảng tin cậy nằm khoảng 5% giá trị trung bình báo cáo với mức độ tin cậy 90% Hình Lớp phủ lưới đầy đủ; độ trễ khuếch tán tối đa hàm N; 500 khối Phần bên trái Hình cho thấy hiệu thuật toán trực tuyến khác hàm NN cho thấy thuật toán LUc / ELp (tối ưu mạng lưới đầy đủ) nhạy cảm với hạn chế vùng lân cận thực xấu NN < N - Dl / ELp, mặt khác, hoạt động tốt tất thuật tốn khác đạt Lớp: Hệ thống thơng in 15 Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa giá trị F gần mức tối ưu (trong trường hợp 11) Phía bên phải Hình cho thấy số lượng khối ảnh hưởng đến F cho NN = 11 (lưu ý log2 (N) = 9.9658) Dl / ELp giữ hiệu suất tốt luồng dài, số thuật toán khác fi tăng với i (hiệu suất thuật toán phụ thuộc vào độ dài luồng), kết phân phối không ổn định ngữ cảnh phát trực tuyến 5.3 Giới hạn kích thước đệm Giải pháp cho vấn đề không ổn định xác định độ trễ phát D, loại bỏ khối Cj thời điểm rj + D Điều gây số mát (đối với khối Cj có fi > D), làm cho hệ thống phân phối ổn định lần Hơn nữa, chậm trễ diễn D sử dụng để kích thước đệm chunk peer (đặc biệt, peer cần phải đệm nhiều D)3 Vì số đoạn bị mất, hiệu suất nên đánh giá dựa tỷ lệ hao hụt chunk độ trễ tối đa Hình vẽ tỷ lệ chunk (trái) cho thuật toán khác hàm kích thước vùng lân cận với D = 32 Lưu ý NN > 14, tỷ lệ chunk cho Dl / ELp 0, cho thấy kích thước kích thước đệm chunk để khơng ảnh hưởng đến hiệu suất thuật toán (theo kiến thức tốt tác giả, điều khơng thể cho thuật tốn khác) Thời gian khuếch tán trường hợp xấu F (phải) nhanh chóng tiếp cận tối ưu với Dl / ELp, rõ ràng 32 cho tất thuật tốn khác Việc thực thi kích thước đệm mơ cho phép tối ưu hóa cho phép mơ tác vụ lớn hơn, chuyển sang N = 10000 Lớp: Hệ thống thơng in 16 Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Hình Sự chậm trễ khuếch tán trường hợp tồi tệ thuật toán, với 1000 peer, hàm của: (bên trái) kích thước vùng lân cận, với 2000 khối; (phải) số khối, với NN = 11 5.4 Băng thông tải lên không đồng Cuối cùng, đánh giá hiệu suất Dl / ELp mạng không đồng Chúng sử dụng kịch tương tự [6] Hệ thống bao gồm N = 600 nút, chia thành lớp dựa băng thông tải lên chúng: băng thông cho (h / 3) N nút4, băng thông 0,5 cho (2h / 3) N nút băng thông đơn vị cho (1 - h) N nút, giữ băng thơng trung bình Chúng ta thay đổi h từ (trường hợp đồng nhất) thành Để xác nhận kết với băng thông không đồng nhất, triển khai thuật tốn chúng tơi trình mơ P2PTVSim [10] Vì lý này, chúng tơi phải sử dụng số lượng nhỏ đồng đẳng khối Lớp: Hệ thống thông in 17 Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Hình 5, vẽ chậm trễ khuếch tán cho khối Mc = 600 kích thước đệm vô hạn, cho thấy Dl / ELp hoạt động tốt cài đặt cụ thể so với thuật toán khác nghiên cứu cho toàn phạm vi h Những nghiên cứu ban đầu Dl / ELp ứng cử viên mạnh mẽ thiết lập không đồng Chúng để lại nghiên cứu chi tiết hơn, bao gồm nghiên cứu ảnh hưởng tham số tăng lên Dl hiệu suất (xem quan sát 3), cho công việc tương lai Hình Chunk F hàm kích thước vùng lân cận (N = 10000, D = 32) Cơng việc liên quan đóng góp Tính tối ưu lịch trình nghiên cứu rộng rãi văn học Đối với trường hợp lớp phủ lưới đầy đủ giới hạn băng thông tải lên đơn vị, giới hạn chung (nghĩa là, hợp lệ lịch trình nào) thấp ⌈log2 (N) ⌉ + )T biết rõ [1] chứng minh ràng buộc nghiêm ngặt kịch streaming cách hiển thị tồn lập lịch tập trung mà đạt ràng buộc Một chứng tương tự (mặc dù trường hợp phổ biến tệp) tìm thấy [11] Cơng việc cải thiện kết cách chứng Lớp: Hệ thống thơng in 18 Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa minh tồn lịch trình phân tán (LUc / ELp Dl / ELp) đạt ràng buộc nghiêm ngặt Giới hạn chung giới hạn thời gian phân phối đạt lập lịch phân phối khác tìm thấy văn học Cơng trình [12] nghiên cứu tính chất tiệm cận thuật toán tán xạ phân tán thiết lập tương tự, cho thấy giới hạn cho thuật toán dựa kéo tất thông điệp thời gian O (Mc + log (N)) với xác suất cao thuật toán mù Các giới hạn tiệm cận chung hiển thị cho thuật toán dựa mù, trường hợp đảm bảo phổ biến rộng rãi Một thuật toán mù phân phối khối có xác suất cao (9 * Mc + * log2 (N)) T hiển thị Lưu ý điều cho thấy chậm trễ phân phối cho đoạn riêng lẻ phát triển với Mc Tác giả [11] đánh giá chiến lược phân phối mù trường hợp phân phối tệp, cho thấy chậm trễ phân phối phụ thuộc vào số lượng khối [6] nghiên cứu giới hạn cho thuật toán tiếng cụ thể, cho thấy kết hợp lựa chọn ngẫu nhiên ngang hàng LUc đạt tốt tiệm cận chậm trễ, nhiên trình diễn cung cấp trường hợp băng thơng tải lên cao Hình F hàm tính khơng đồng băng thông (N = 600, Mc = 600) Lớp: Hệ thống thơng in 19 Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Các lập lịch LUc / ELp Dl / ELp phân phối trình bày báo chúng tơi thực tốt so với giới hạn chung thể [12] [11] chỗ đạt khuếch tán hoàn toàn tất khối (Mc + ⌈log2 (N) ⌉ + )T , tức chậm trễ khuếch tán đoạn độc lập với Mc Nó khác với thuật tốn trực tuyến nghiên cứu [6], LUc / ELp Dl / ELp độ trễ nghiêm ngặt giữ cho N (không tiệm cận), hợp lệ trường hợp biên đơn vị băng thông tải lên, mà không dựa vào mã nguồn dư thừa [6] sử dụng biểu đồ ER để mơ hình vùng lân cận bị hạn chế Với N = 600 NN = 10, tác giả thấy thuật toán nghiên cứu bị thiệt hại đáng kể Những tổn thất chunk xác nhận kết (ngay mơ hình đồ thị ngẫu nhiên chúng tơi khác nhau) cho thuật toán xem xét Tuy nhiên, chúng tơi hiển thị (thơng qua mơ phỏng) thuật tốn Dl / ELp thực gần mức tối ưu với Mc N nào, với hạn chế lớp phủ đáng kể Cụ thể là, giảm kích thước vùng lân cận thành NN > = ⌈log2 (N) ⌉, thuật tốn chúng tơi tiếp tục phân phối tất khối với độ trễ cao chút so với giới hạn luôn (trên tất đồ thị ngẫu nhiên mô NN) * ⌈log2 (N) ⌉ + )T Lưu ý vùng lân cận ⌈log2 (N) ⌉ thực tế có nghĩa 30 thiết lập hợp lý Kết luận công việc tương lai Bài báo trình bày chứng thức thuật tốn phân tán đạt khuếch tán tối ưu cho ứng dụng trực tuyến mạng khơng có cấu trúc Tài liệu giới thiệu lớp thuật toán dựa thời hạn Dl / ELp tối ưu mắt lưới đầy đủ trì thuộc tính tốt tình thực tế với vùng lân cận nhỏ Công việc tương lai bao gồm mặt mở rộng kết lý thuyết cho kịch với ràng buộc khác nhau, bao gồm băng thông lớn kịch không đồng nhất, mặt khác, khai thác thuật toán để triển khai thực hệ thống phát trực tuyến P2P thực Lớp: Hệ thống thơng in 20 Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Tài liệu tham khảo Liu, Y.: On the minimum delay peer-to-peer video streaming: how realtime can it be? In: MULTIMEDIA ’07: Proceedings of the 15th international conference on Multimedia, Augsburg, Germany, ACM (September 2007) 127-136 Hefeeda, M., Habib, A., Xu, D., Bhargava, B., Botev, B.: Collectcast: A peer-to- peer service for media streaming ACM Multimedia 2003 11 (2003) 68-81 Hei, X., Liang, C., Liang, J., Liu, Y., Ross, K.W.: Insights into pplive: A measurement study of a large-scale p2p iptv system In: Proceedings of the Workshop on Internet Protocol TV (IPTV) services over World Wide Web in conjunction with WWW2006 (2006) Chu, Y., Ganjam, A., Ng, T.S.E., Rao, S.G., Sripanidkulchai, K., Zhan, J., Zhang, H.: Early experience with an internet broadcast system based on overlay multicast In: ATEC ’04: Proceedings of the annual conference on USENIX Annual Technical Conference, Boston, MA, USENIX Association (June 2004) Pianese, F., Keller, J., Biersack, E.W.: Pulse, a flexible p2p live streaming system In: INFOCOM, IEEE (2006) Bonald, T., Massoulie, L., Mathieu, F., Perino, D., Twigg, A.: Epidemic live streaming: optimal performance trade-offs In Liu, Z., Misra, V., Shenoy, P.J., eds.: SIGMETRICS, Annapolis, Maryland, USA, ACM (June 2008) 325-336 Couto da Silva, A., Leonardi, E., Mellia, M., Meo, M.: A bandwidth-aware scheduling strategy for p2p-tv systems In: Proceedings of the 8th International Conference on Peerto-Peer Computing 2008 (P2P’08), Aachen (September 2008) Liu, C.L., Layland, J.: Scheduling alghorithms for multiprogramming in a hard real-time environment Journal of the ACM 20(1) (1973) Abeni, L., Kiraly, C., Cigno, R.L.: TR-DISI-08-074: SSSim: Simple and Scalable Simulator for P2P streaming systems Technical report, University of Trento (2008) http://disi.unitn.it/locigno/preprints/TR-DISI-08-074.pdf 10 The NAPA-WINE Project: P2PTVSim home page http://www.napa-wine.eu/cgibin/twiki/view/Public/P2PTVSim 11 Mundinger, J., Weber, R., Weiss, G.: Optimal scheduling of peer-to-peer file dissemination J of Scheduling 11(2) (2008) 105-120 12 Sanghavi, S., Hajek, B., Massoulie, L.: Gossiping with multiple messages In: Lớp: Hệ thống thông in 21 Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Proceedings of IEEE INFOCOM 2007, Anchorage, Alaska, USA (May 2007) 21352143 Lớp: Hệ thống thông in 22 Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Phần II: Phân tích đánh giá Phân tích tốn Xét mạng P2P hình lưới khơng cấu trúc kết nối hồn tồn gồm N nút (peer), khơng kể nút nguồn Kí hiệu trễ tồn mạng tất nút nhận đầy đủ liệu cần thiết theo yêu cầu trường hợp xấu F Theo công thức (2.1) mục 2.1, thuật toán lập lịch tối ưu nếu: F = ⌈log2 (N) ⌉ + ) Trong mục này, ta mô đánh giá hiệu hai thuật toán lập lịch kết hợp LUc/ELp DLc/ELp hàm số nút mạng N: F = f(N) 2.Thuật toán tác giả lựa chọn Earliest latest scheduler ELp(DLc/LUc) Cấu trúc liệu thích hợp cho input output INPUT : • Số peer: 501 peer (trong có peer nguồn) • Tổng số chunk:1000 chunk • Băng thơng upload trung bình:1 Mbps • Kích thước chunk: 0,1 Mb • Playout Delay: 50s(thời gian chunk giữ peer) • Kích thước hàng xóm: 499 (mạng kết nối đầy đủ) Cơng cụ mơ phỏng: Trong tốn sử dụng cơng cụ mơ P2PTVSim ([10]) Kịch mô phỏng: Lớp: Hệ thống thơng in 23 Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT - T.S Vũ Văn Thỏa Mơ hình mạng: Mạng tạo ngẫu nhiên theo số peer N (trừ peer nguồn) đồ thị đầy đủ N nhận giá trị khác - Băng thông Upload Peer - Độ tin cậy thống kê kết 90% với ý nghĩa tính trễ phân bổ sau tất peer nhận 90% số lượng chunk gửi từ nguồn WindowXP OUPUT kết quả: Kết mô chứng tỏ phương pháp đơn hình cho nghiệm tối ưu tồn cục Kết tốt kết tính nghiệm xấp xỉ [4] Tuy nhiên, phương pháp đơn chạy chậm phương pháp [4] sử dụng số nút lớn kết nối phức tạp 4.Phân tích ưu nhược điểm thuật toán Ưu điểm: − − Hệ thống mạng dễ xây dựng; Tốc độ tìm kiếm liệu nhanh, hiệu Lớp: Hệ thống thơng in 24 Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Nhược điểm: − − − − Hệ thống mạng khơng có tính bảo mật cao, dễ bị cơng; cần có trung tâm quản trị Khơng bảo vệ quyền nội dung Có tượng nút cổ chai máy chủ nên khả mở rộng mạng bị hạn chế Nêu lớp toán tương tự áp dụng thuật tốn báo để giải − − − − Mạng chia sẻ file (file sharing) Mạng điện thoại VoIP (telephony) Mạng đa phương tiện media streaming (audio, video) Diễn đàn thảo luận (Discussion forums) Lớp: Hệ thống thơng in 25 Nhóm I ... học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa Phần I: Dịch báo LÊN LỊCH TỐI ƯU HÓA CÁC ỨNG DỤNG TRUYỀN TRỰC TUYẾN TRONG CÁC MẠNG KHƠNG CĨ CẤU TRÚC HÀNỘI-2013 Luca Abeni, Csaba Kiraly Renato Lo Cigno... lập lịch LUc / ELp Dl / ELp chứng minh cho trường hợp lớp phủ kết nối hồn tồn Trong Định lý 2, chứng minh LUc / ELp đạt tối ưu, trong Định lý 3, tính tối ưu Dl / ELp hiển thị Bổ đề Khi sử dụng. .. ứng nhiều cho lớp Lớp: Hệ thống thông in Nhóm I Mơn học: Cơng cụ tốn cho CNTT T.S Vũ Văn Thỏa phủ khơng có cấu trúc Các tài liệu gần [6, 7] thay vào sử dụng lịch trình đẩy mắt lưới khơng có cấu