Spotify – Large Scale, Low Latency, P2P Music-on-Demand Streaming
Spotify – Large Scale, Low Latency, P2P Music-on-Demand Streaming
Peer-to-peer streaming of media content
former Spotify CTO-Andreas Ehn
Gunnar Kreitz
Ludvig Strigeus
Spotify 於 2008 年 10 月推出，截至2010(論文發表時間)於當時，已在六個歐洲國家擁有超過 700 萬名使用者。
服務提供兩種版本：
- 免費版（含廣告）
- 每月付費的高級版:高級版提供一些額外功能，例如以更高位元率串流音樂，以及同步播放清單以供離線使用。
兩種版本皆可無限制地串流音樂，而大多數使用者使用的是免費版。
Spotify 客戶端的一大特色是其低播放延遲。播放一首曲目的中位延遲時間為 265 毫秒。此服務並非根據網頁，而是使用專屬的客戶端與通訊協定。
市面上有諸多「隨選音樂串流服務」(on-demand music streaming services)，在當時除Spotify之外，幾乎都是網頁型應用。通常使用 Adobe Flash 或網頁瀏覽器外掛程式進行串流。此外，它們都是純粹的Clinet-Server架構，並未採用P2P技術。在隨選串流領域中，點對點技術的應用在視訊隨選服務中更為普遍。
提供隨選串流的服務與檔案分享應用程式有許多共通之處。
例如，Spotify 用於尋找其他用戶的機制與 BitTorrent 和 Gnutella 的技術相似。
Spotify 協定是一種專為音樂串流而設計的網路協定，智慧型手機的客戶端完全不參與點對點協定，只從伺服器串流音樂。此協定設計目的是提供隨選存取大量曲目的功能，因此不適合用於即時直播。例如，客戶端必須擁有整首曲目才能上傳。省去了溝通用戶擁有哪些曲目片段的負擔。由於曲目檔案通常很小，這樣的限制影響不大。
音訊串流使用 Ogg Vorbis 編碼，預設品質為 q5，平均位元率約為 160 kbps。高級訂閱用戶可透過客戶端設定選擇 q9 品質，平均位元率約為 320 kbps。
這兩種檔案皆可由伺服器與點對點網路提供。由於點對點用戶不會重新編碼，因此擁有 q9 版本的用戶無法提供 q5 版本給其他用戶。
=>Spotify採用的OGG格式，是免費可商用的。別於MP3跟蘋果推廣的M4A(ACC)
主要是為了降低營運成本，MP3 播放並非免費技術，這項技術的擁有者是 Thomson Multimedia 和 Fraunhofer 研究所，因此使用它需要支付使用費。過去，提供 MP3 播放下載的 Sonybada 和 Apple iTunes Music Store 都支付了這筆授權費用。
Spotify Cient為封閉原始碼軟體，可免費下載，但使用者需擁有 Spotify 帳號才能使用。客戶端會自動更新，且僅允許最新版本連接服務。
使用者介面類似桌面 MP3 播放器。使用者可將曲目整理成播放清單，並以連結形式與他人分享。尋找音樂的方式主要有兩種：搜尋與瀏覽。使用者可以搜尋曲目、專輯或藝人，也可以瀏覽，例如點選藝人名稱後，會顯示包含該藝人的所有專輯頁面。
Spotify 則選擇使用 TCP，而非串流應用中常用的UDP。
- 首先，使用可靠的傳輸協定能簡化協定的設計與實作。
- 其次，TCP 對網路較為友善，因為其壅塞控制機制不僅對自身友好，也對其他使用 TCP 的應用程式有利，而且明確的連線訊號有助於有狀態的防火牆運作。
大多數情況下，初始請求能迅速獲得回應。由於客戶端已與伺服器建立 TCP 連線，無需重新進行三向交握（3-way handshake）。 - 第三，由於串流內容會在點對點網路中分享，能重新傳送遺失的封包對應用程式而言非常有幫助。
快取機制的重要性主要有兩個原因。
- 使用者常會重複聆聽同一首曲目，透過快取可避免重複下載。
- 快取的音樂資料可以由用戶端在點對點網路中提供。快取可以儲存部分曲目，因此即使用戶端只下載了部分內容，該部分通常也會被快取。快取的內容是加密的，無法被其他播放器使用。
快取的清除採用「最近最少使用」（Least Recently Used, LRU）策略。根據快取大小與播放紀錄的模擬結果顯示，由於快取容量大，選擇哪種清除策略對快取效率影響不大。
預先擷取(prefetching)
- 對串流音樂播放器而言，最簡單的情況是曲目按預測順序播放。只要頻寬充足，播放器就能提前擷取即將播放的曲目資料。Spotify 客戶端會在目前曲目尚未播放完畢前就開始預先擷取下一首曲目。
- 大多數播放（61%）是以可預測的順序進行，例如前一首曲目播放完畢，或使用者按下「下一首」按鈕。
隨機存取(random access)
- 較困難且更具挑戰性的情況是使用者主動選擇播放新曲目。當使用者跳轉至曲目中段（seek）時，客戶端會將此請求視為隨機存取，並立即向伺服器請求資料。
- 由於 Ogg Vorbis 格式在串流環境中對跳轉支援有限，Spotify 為所有檔案加入自訂標頭，以改善跳轉播放的支援性。
- 在 Spotify 中，約 39% 的播放是由隨機存取觸發（其餘則是因目前曲目播放完畢，或使用者點選「下一首」按鈕所啟動）。
- 除非客戶端已快取該曲目資料，否則會透過既有的 TCP 連線向伺服器發出初始請求，要求約 15 秒的音樂資料。
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