随着因特网的飞速发展,越来越多的人通过因特网来获取丰富的信息资源。 然而,用户数目的剧增不可避免地带来网络服务器负载加重、客户端响应延迟变大以及主干网络拥塞等问题。尤其是近年来视频点播、远程教育、电子商务等因特网流媒体应用的日益广泛,这些问题变得更加严重。解决这些问题的传统方法是不断升级网络服务器和提高网络接入带宽,可是这些方法并不能从根本上解决问题:通常服务器的升级速度要低于用户数目的增长速度;仅仅提高网络接入带宽并不能缓解主干网络的拥塞问题,而要对主干网络进行升级则将耗资巨大。缓存代理技术能有效的解决以上提到的这些问题。缓存的目的就是通过将频繁访问的数据存放在距客户端较近的存储设备中,以减少用户访问远程服务器的次数,从而在直接提高客户端响应速度的同时,间接地减轻远程服务器负载和主干网络拥塞;另一方面,由于在缓存代理中保存了数据拷贝,即使远程服务器在一段时间内暂时无法提供服务,也不会影响用户从缓存获取信息资源,因而能明显提高客户端服务质量。提出了基于集群的流媒体缓存代理服务器体系结构,并将基于内容的前端机负载平衡调度策略引入集群流媒体缓存代理服务器中;针对流媒体对象特征研究了一种基于段的前后缀结合的缓存管理策略,有效地提高了缓存管理效率;依据集群体系结构的特点研究了新型的全局缓存置换算法,算法在评估对象流行度时创新性地综合考虑了对象的长期流行度和近期流行度;在分析传统置换算法性能评测指标的基础上,引入了一种适用于测试基于段缓存策略的新指标——段命中率,并对其进行了形式化描述。主要采用C和C++语言在Linux操作系统下实现了第一个原型系统,并对该系统进行了性能测试。结果表明,整个系统具有良好的稳定性和可扩展性,流媒体缓存管理系统设计合理,新置换策略相比较已有置换策略性能有较大提高。