基于PS排除模型的流媒体服务器性能分析研究

摘要

随着因特网和流媒体技术的飞速发展，流媒体应用已成为互联网的主流。为了进一步推动流媒体应用的发展，使用户获得更高质量的使用体验，流媒体服务器的性能是一个至关重要的因素。流媒体服务器是流媒体服务系统的核心设备，也是最主要的组成部分。流媒体服务系统的性能主要取决于流媒体服务器的性能与系统架构的设计。运用理论手段研究服务器性能，不仅可以减少传统性能评测方法产生的资源浪费，而且也可为服务器可能出现的性能瓶颈做出预估，从而可为硬件资源的高效合理化配置提供参考依据。因此，采用理论分析方法对流媒体服务器性能进行研究具有十分重要的意义。
　　本文基于处理机共享(Processor Sharing，PS)模型，分别对单台媒体服务器提供单类和多类服务的服务能力进行研究。通过建立服务器性能评价模型，求解出反映服务器服务能力的重要参数。基于服务质量(Quality of Service，QoS)好坏由用户评价的原则，通过引入服务质量指标，提出了一种全新的性能评价方案。最后，通过设定服务质量指标，求解出单台服务器并发用户数的最大值。本文的主要工作如下:
　　(1)在典型M/M/1排队模型和有限容量M/M/1/N-PS模型的基础上，运用一般处理机共享(Egalitarian Processor Sharing，EPS)和广义处理机共享(GeneralizedProcessor Sharing，GPS)机制，通过引入等待队列，分别对提供单类和多类服务的单台服务器构建性能评价模型。通过此处理机共享排队模型来刻画系统的运行情况，并研究服务器的性能。
　　(2)在服务器性能评价模型基础上，求解稳态下用户平均服务响应时间和平均排队等待时间，为最大并发用户数的确定提供理论支持。对于单类服务的情况，通过对系统微分方程的求解，推导出平均服务响应时间和平均排队等待时间的表达式;对于多类服务的情况，先得到关于服务响应时间的迭代方程，再导出平均服务响应时间和平均排队等待时间的精确解。
　　(3)为了在并发用户数与服务质量之间寻找一个均衡点，本文基于服务质量好坏由用户评价的原则，将服务质量指标作为一种阈值条件引入到性能评价模型中。并在此基础上，分别对单类与多类的情况，求出并发用户数的最大值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状和发展趋势

1．2．1 性能评价指标

1．2．2 研究现状

1．3 本文的主要工作

1．4 本文的组织结构

第2章 相关知识介绍

2．1 排队系统概述

2．2 随机过程描述

2．3 M／M／1排队模型

2．4 处理机共享

2．4．1 EPS模型

2．4．2 GPS模型

2．5 本章小结

第3章 单类服务的性能分析

3．1 建模依据

3．2 系统建模

3．3 性能分析

3．3．1 用户数分布

3．3．2 平均服务响应时间

3．3．3 平均排队等待时间

3．3．4 最大并发用户数

3．4 模型参数对比

3．5 数值实例

3．6 仿真实验

3．7 本章小结

第4章 多类服务的性能分析

4．1 建模依据

4．2 系统建模

4．3 性能分析

4．3．1 用户数分布

4．3．2 平均服务响应时间

4．3．3 平均排队等待时间

4．4 最大并发用户数

4．5 仿真实验

4．6 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果