發(fā)布時間：2019-10-13 02:12

【摘要】：P2P應用的廣泛流行給ISP骨干網(wǎng)絡帶來了前所未有的流量壓力,P2P緩存(peer-to-peer caching)技術是目前緩解這種流量壓力的最有效手段之一,緩存部署方法對P2P緩存系統(tǒng)的運行效率有重要影響.已有緩存部署方法分為兩類:基于骨干節(jié)點的部署方法(node-based cache deployment,NCD)和基于骨干鏈路的部署方法(link-based cache deployment,LCD).在不同的P2P流量分布情形下,NCD與LCD各有優(yōu)劣,但是,這兩類方法未能充分發(fā)揮緩存的性能.提出一種基于點路結合的骨干網(wǎng)P2P緩存部署方法(node-Link based cache deployment,NLCD),根據(jù)緩存部署過程中P2P流量分布和緩存存儲狀態(tài)的動態(tài)變化,靈活選擇骨干節(jié)點或骨干鏈路作為部署位置.建立了以網(wǎng)絡負載最小化為目標的緩存部署模型,基于該模型將P2P緩存部署問題建模為一個最優(yōu)化問題,由于流量分布和緩存狀態(tài)會在部署過程中不斷變化,不具有最優(yōu)子結構性質.證明了該最優(yōu)化問題為NP完全問題,并設計了一種啟發(fā)式貪婪算法進行求解.實驗結果表明,針對典型的HS型、Ladder型骨干網(wǎng)絡拓撲,使用NLCD的平均鏈路使用率比使用LCD低5%～15%,比使用NCD低7%～30%.
【圖文】：

置的不同，而是實現(xiàn)方式的差異：ＮＣＤ通過降低ＩＳＰ骨干流量總和達到降低網(wǎng)絡負載的目的，ＬＣＤ則是通過減少ＩＳＰ流量傳輸跳數(shù)以及均衡流量分布來緩解骨干網(wǎng)絡壓力．ＮＣＤ與ＬＣＤ的提出說明緩存部署于骨干節(jié)點或骨干鏈路均可以有效降低ＩＳＰ網(wǎng)絡負載，然而ＮＣＤ單純將部署位置限定于骨干節(jié)點，ＬＣＤ單純將部署位置限定于骨干鏈路，能否通過在骨干節(jié)點與骨干鏈路的混合部署進一步提升緩存性能？Ｆｉｇ．１ＩＳＰｎｅｔｗｏｒｋｄｉａｇｒａｍｗｉｔｈＰ２Ｐｃａｃｈｅｓ．圖１ＩＳＰ網(wǎng)絡中Ｐ２Ｐ緩存部署示意圖本文提出一種基于點路結合的骨干網(wǎng)Ｐ２Ｐ緩存部署方法（ｎｏｄｅ－ｌｉｎｋｂａｓｅｄｃａｃｈｅｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ，ＮＬＣＤ），同時將骨干節(jié)點和骨干鏈路作為備選部署位置．ＮＬＣＤ并不是ＮＣＤ與ＬＣＤ的簡單疊加，本質上是融合ＮＣＤ和ＬＣＤ兩種實現(xiàn)方式達到最小化ＩＳＰ骨干負載的目的，從而既能夠降低ＩＳＰ骨干流量總和，也能夠減少ＩＳＰ流量傳輸跳數(shù)和均衡流量分布．ＮＬＣＤ基本思想如下：建立以網(wǎng)絡負載最小化為目標的緩存部署模型，該模型基于實際緩存替換算法進行緩存內容更新和緩存命中率估算；并將緩存１２３翟海濱等：一種基于點路結合的骨干網(wǎng)Ｐ２Ｐ緩存部署方法

存的命中率為相同的定值以簡化求解過程．如圖２所示為利用ＬＣＤ部署緩存的示意圖，假設圖中節(jié)點１從節(jié)點４的Ｐ２Ｐ下載流量為４００Ｍｂｐｓ，節(jié)點３從節(jié)點４的Ｐ２Ｐ下載流量為６００Ｍｂｐｓ，無其他流量，緩存命中率為５０％．當緩存部署于鏈路３后，鏈路１和鏈路２上的流量不受影響，而鏈路３的流量由１Ｇｂｐｓ變?yōu)椋担埃埃停猓穑�，網(wǎng)絡總流量減少了５００Ｍｂｐｓ．Ｆｉｇ．２ＣａｃｈｅｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｄｉａｇｒａｍｗｉｔｈＬＣＤ．圖２ＬＣＤ緩存部署示意圖文獻［１２－１３］提出了基于骨干節(jié)點的緩存部署算法（ＮＣＤ），，其緩存部署位置即為圖１所示的位置Ｂ，通過減少骨干節(jié)點對應的接入網(wǎng)絡流入骨干網(wǎng)絡的Ｐ２Ｐ流量，達到降低骨干網(wǎng)絡負載的目的．建立了以緩存部署后單位字節(jié)平均傳輸跳數(shù)最小化為目標的最優(yōu)化問題，然后利用動態(tài)規(guī)劃法進行求解．目前不少Ｐ２Ｐ緩存產品［１４－１６］采用ＮＣＤ方法進行緩存部署，只是緩存部署位置稍有差別，為圖１所示的位置Ｃ．如圖３所示，為利用ＮＣＤ部署緩存的示意圖，同樣假設圖中節(jié)點１從節(jié)點４的Ｐ２Ｐ下載流量為４００Ｍｂｐｓ，節(jié)點３從節(jié)點４的Ｐ２Ｐ下載流量為６００Ｍｂｐｓ，緩存命中率為５０％．當緩存部署于節(jié)點１后，鏈路２上的流量不受影響，而鏈路１和鏈路３的流量均減少２００Ｍｂｐｓ，因此總流量減少４００Ｍｂｐｓ．Ｆｉｇ．３ＣａｃｈｅｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｄｉａｇｒａｍｗｉｔｈＮＣＤ．圖３ＮＣＤ緩存部署示意圖ＮＣＤ算法的時間復雜度低于ＬＣＤ
【作者單位】： 中國科學院計算技術研究所;中國科學院大學;
【基金】：國家“九七三”重點基礎研究發(fā)展計劃基金項目(2012CB315802) 國家自然科學基金項目(61070188,61100176) 中國博士后科學基金項目(2011M500401)
【分類號】：TP393.02

【參考文獻】

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本文編號：2548407