基于内容中心性的概率缓存内容放置方法

发布时间：2021-11-19 09:18

　　为减少信息中心网络的缓存冗余,改善缓存命中率和利用率,提出了一种基于内容中心性的概率缓存内容放置方法（content-centrality-based probabilistic caching content placement method, CCPCP）.与传统网络中仅用来刻画网络拓扑结构的中心性指标不同,采用的内容中心性指标,不仅能刻画缓存节点的位置中心属性,而且能刻画信息内容本身属性.该方法中,沿途各缓存节点综合考虑内容中心性和内容获取时延自适应地计算各自缓存概率,即内容所在节点位置越居于中心,内容热度越高,内容获取时延节省越优的内容被缓存的概率就越高.仿真实验表明:与现有基于概率缓存内容放置方法相比较,CCPCP方法缓存内容副本数目较少,减少率可达到32%以上,CCPCP方法显著地减少了缓存冗余,降低了内容获取时延,提高了缓存命中率和缓存内容利用率. 

【文章来源】：计算机研究与发展. 2020,57(12)北大核心EICSCD

【文章页数】：14 页

【部分图文】：

CC指标的示例说明

从图2和图3中可以看出,不论对于Zachary网络,还是对于BA网络,随着网络中内容数量的增加,各缓存方法的缓存命中率和跳数减少率整体都呈现出下降趋势.这是由于随着网络中用户请求内容数量的增加,需要缓存的内容块增多,而节点的缓存空间有限,在缓存节点中命中内容请求的概率减小,从而导致缓存性能减弱.可以看出,与Prob方法相比,MBP方法虽然在缓存命中率方面效果稍差但在跳数减少率方面有一定的优势,这是由于MBP方法考虑了内容热度和内容获取时延节省收益,以便用户更快地获取内容.但是,即使缓存性能随着内容数量的增加而减弱,CCPCP方法的缓存命中率和跳数减少率仍一直高于其他缓存方法.图3 内容数量对跳数减少率的影响

图2 内容数量对缓存命中率的影响从图4可以看出,随着内容数量的增加,CCPCP方法的缓存内容利用率一直明显高于其他缓存方法,尤其是MBP方法和LCE方法.这是因为CCPCP方法考虑到了缓存节点在网络结构中的位置重要性,居于中心的缓存节点具有更高的缓存访问概率.而MBP方法仅关注用户获取内容时延最大化收益目标,倾向于在边缘节点上放置内容,从而降低缓存内容利用率.LCE方法则主张处处缓存,存在大量缓存冗余,导致缓存利用率低.此外,对于不同内容数量取值下,缓存内容利用率呈现折线状态这一现象,是因为在不同的内容数量取值下,缓存内容的命中率和缓存的内容副本数目也有所不同,如图5所示.其中,从图5(b)可以看出,与其他缓存方法相比,CCPCP方法中部署的缓存内容副本数目较少,减少率不低于32%.当内容数量取值为3 500时,CCPCP方法缓存内容副本数目的减少率最大可达到34.7%.缓存内容副本数目减少率量化为,对比缓存方法中部署缓存内容副本数目与CCPCP方法中部署缓存内容副本数目的差值与对比缓存方法中部署缓存内容副本数目的比值.其中图5(b)中最大的减少率是内容数量取值为3 500时,(690-450)/690的近似值.

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3504747