本发明涉及多计算节点数据一致性,具体为一种多方交互式实时视频流持续一致性保障方法和系统。
背景技术:
技术实现思路
2、为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
3、一种多方交互式实时视频流持续一致性保障方法,其方法步骤包括:
4、在当前时隙开始时,每个终端设备按照上一时隙的渲染任务部署决策持续向对应的服务实体(远程计算节点)发送控制流信息,获取当前时刻各终端和服务实体之间持续一致性的值以及一致性损失队列积压情况;所述发送控制流信息过程中服务实体间的数据同步由中央节点进行协调;
5、获取当前系统中每一用户和远程计算节点配对的传输和传播延迟、每一个服务实体的渲染到编码延迟和传输时延、每一个终端设备的解码延迟以及每个用户请求的资源数量和计算节点的资源消耗情况;
6、根据获取的实时系统整体时延状态以及用户请求资源情况确定将连续时域内的约束条件以及优化目标;
7、基于连续时域内的约束条件确定每一个时隙的约束条件,基于当前时刻各终端和服务实体之间持续一致性的值以及一致性损失队列积压情况将连续时域内的优化目标分解到每一个时隙,得到时隙优化目标,
8、基于时隙约束条件和时隙优化目标利用实数域上的凸优化求解技术进行求解,并对可能违背时隙约束条件的情况进行局部调整,得到整数域结果将得到整数域结果作为新的渲染任务部署决策,应用新的渲染任务部署决策进行渲染任务的服务实体切换,并基于本时隙的决策结果更新一致性损失队列的积压状态;
9、在下一时隙开始前,每个终端将持续从相应服务实体获取渲染视频帧。
10、根据上述技术方案,调度器的总体目标是为了在持续时域内,在服务实体资源限制和应用延迟阈值的要求下,达到强持续一致性的目标(即持续一致性最大化),因此所述连续时域内的优化目标:
11、
13、所述连续时域内的约束条件包括:
15、
17、
19、
21、
22、a5、对于决策的定义域限制:
25、根据上述技术方案,所述时隙优化目标:
26、
27、所述时隙约束条件包括:
29、其中,
30、根据上述技术方案,所述一致性损失队列的积压状态更新方式为:
31、
33、所述长期一致性损失的控制通过队列的稳定性来实现,将一致性损失队列的积压作为反馈,控制长期一致性损失在一定范围内。
34、根据上述技术方案,所述实数域结果需采用整型化手段映射为整数域结果,并对整型化后可能违背时隙约束条件的情况进行局部调整。
35、根据上述技术方案,所述整型化方式包括:
36、对于矩阵中的每一个元素该元素表示在t时刻终端选择服务实体s作为获取渲染帧的服务对象的概率,随机化方式为:
37、
39、根据上述技术方案,所述局部调整的步骤包括:
40、获取计算节点集合s′和终端集合u′,所述计算节点集合s′为资源超载,即超过rs的服务实体的索引s的集合,所述终端集合u′为端到端延迟超过dth的终端的索引u的集合;
41、对每一个超载的服务实体s∈s′,获取所有分配到该计算节点上的渲染任务的终端的索引,并根据任务对资源的消耗量从大到小对索引列表进行排序;
42、按照索引排序将每个任务重新分配到一个非超载的计算节点,且分配到的非超载计算节点保证终端的端到端延迟与原始的计算节点的结果最接近,重复该过程直至所有服务实体均未超载;
43、其中,对延迟超阈值的终端u∈u′,重新分配其任务到延迟最接近但延迟未超过阈值dth的服务实体,并确保任务重新分配后不会导致任何计算节点超载,否则分配到次接近但未超过阈值dth的服务实体,重复该过程直至所有终端延迟阈值均在dth内。
44、还包括另一实施例,一种多方交互式实时视频流持续一致性保障系统,包括:
45、持续一致性效果获取模块,被配置为获取当前时刻各终端和服务实体之间持续一致性的值以及一致性损失队列积压情况;
46、系统状态获取模块,被配置为获取当前时刻各个服务实体的渲染到编码时延,各个终端与服务实体配对的传输与传播时延,各个终端的解码时延,各个终端远程渲染所需的资源数量以及服务实体的资源上限;
47、渲染任务部署决策计算模块,被配置为根据当前时刻一致性损失队列积压、最新的延迟波动情况,以最大化强持续一致性为目标构建连续时域内的约束条件以及优化目标,将连续时域内的优化目标分解到每一个时隙并利用实数域上的凸优化求解技术进行求解,将求解结果作为当前时隙内服务实体切换、渲染任务部署的决策,所述决策包括确定各终端渲染任务部署的目标服务实体;
48、渲染任务部署决策应用模块,被配置为在决策计算完成后,将最新的服务实体切换方案下发到各服务实体,使各终端能够从多方持续一致性的服务实体处获取渲染服务。
49、根据上述技术方案,所述渲染任务部署决策计算模块构建的连续时域内的优化目标:
50、
52、所述渲染任务部署决策计算模块构建的连续时域内的约束条件:
54、
56、
58、
60、
61、a5、对于决策的定义域限制:
63、根据上述技术方案,所述渲染任务部署决策计算模块利用实数域上的凸优化求解技术求解连续时域内的优化目标的步骤包括:
64、将连续时域内的优化目标分解到每一个时隙,得到时隙优化目标,所述时隙优化目标:
65、
66、基于连续时域内的约束条件确定每一个时隙的约束条件,所述时隙的约束条件:
67、
68、利用实数域上的凸优化求解技术对时隙优化目标进行求解,并对可能违背时隙约束条件的情况进行局部调整,得到整数域结果将得到整数域结果作为新的渲染任务部署决策,应用新的渲染任务部署决策进行渲染任务的服务实体切换;
72、本发明不仅显著减少了多方用户间交互世界的状态差异,而且相较于传统的暂态和一次性部署方案,它能够更加高效地执行任务部署,从而保障用户间的持续一致性,进而实现提升交互质量的目的。本发明不仅能有效提高多方用户的持续一致性水平,还保证实时性并控制实体切换的损失,还能够改善了用户体验,提升了整体系统的公平性和流畅性。