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未来网络缓存方法研究

发布时间:2020-05-21 14:53
【摘要】:随着信息时代的高速发展,传统的以主机为中心的端到端IP通信方式已经无法满足用户的需求。互联网用户更在乎的是数据本身,而不是与特定的服务器建立连接、获取数据。为了消除端到端通信的弊端,实现数据更好更快分发,提出了内容中心网络(Content Centric Network,CCN)。它将端到端通信转变为以接收端主导的内容检索方式,为每个数据块命名,实现内容与物理位置分离。除此之外,CCN还具有内网缓存机制,能够有效的减少服务器负载、避免网络拥塞,并且能减少用户获取数据的时延、改善用户体验。CCN中的缓存机制主要分为缓存决定策略和缓存取代策略,本文针对这两方面进行了重点研究。在缓存决定方面,本文设计了一种基于流行度的协作式缓存决定策略。路由器间彼此协作,优先缓存流行度高的数据,并将流行度高的数据逐渐推送至下游,减少用户获取数据的时延。由于路由器间彼此协作,使得整条传输路径上有且仅有某个组块的一个副本,能有效的减少缓存冗余。除此之外,传输路径上的路由器会创建历史缓存轨迹,实现请求的高效转发。仿真结果表示,该算法能有效的提高缓存命中率,减少往返时延。在缓存取代方面,本文采用了基于指数加权移动平均EWMA函数的流行度计算公式,能够更好的适应动态网络环境。另外,该算法还改变了流行度检测点位置,能够更加准确的监测组块请求次数。当缓存空间不足时,通过比较各个组块的流行度值,优先删除流行度低的组块,为新到来的数据释放缓存空间。仿真结果表示,它能有效的提高缓存命中率,减少服务器负载,改善系统性能。
【图文】:

缓存,命中率,空间


其中图3.6 中 =0.3,图 3.7 中 =0.9。平均缓存命中率是指,由某个节点中缓存响应的请求总数占经过该节点所有请求总数的比率。如图所示,,随着缓存空间的不断增大,各个策略的平均缓存命中率都在增加。这是由于路由器的缓存空间增加,使其能缓存更多的数据,因此能满足更多的请求。其中 CLS 策略和本章算法在缓存命中率方面的变化程度,没有 LCE 策略和 LCD策略变化的明显。主要是由于当缓存空间从 20%变化到 50%时,CLS 策略和本章算法新缓存的将是流行度比较低的数据,而且这两种算法旨在提高网络缓存的多样性,网络中各个数据的副本没有另外两种方案来的多,因此会影响性能的提升。将这两幅仿真结果图和在一起观察,可以发现,在相同的缓存空间下,缓存命中率随着 值的变大而变大。当 值从 0.3 增加到 0.9,则表明请求到达变得更加集中,相同缓存大小的路由器能满足更多的请求。可见,本算法在缓存命中率这方面优于其他算法。主要是由于本算法总是缓存流行度高的数据,并且能通过组块的缓存历史记录来进行数据搜索。图 3.6 缓存空间对?

缓存,命中率,空间,策略




本文编号:2674469

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