【摘要】：P2P應(yīng)用的廣泛流行給ISP骨干網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了前所未有的流量壓力,P2P緩存(peer-to-peer caching)技術(shù)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(duì)P2P緩存系統(tǒng)的運(yùn)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(diǎn)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(diǎn)路結(jié)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(guò)程中P2P流量分布和緩存存儲(chǔ)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化,靈活選擇骨干節(jié)點(diǎn)或骨干鏈路作為部署位置.建立了以網(wǎng)絡(luò)負(fù)載最小化為目標(biāo)的緩存部署模型,基于該模型將P2P緩存部署問(wèn)題建模為一個(gè)最優(yōu)化問(wèn)題,由于流量分布和緩存狀態(tài)會(huì)在部署過(guò)程中不斷變化,不具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì).證明了該最優(yōu)化問(wèn)題為NP完全問(wèn)題,并設(shè)計(jì)了一種啟發(fā)式貪婪算法進(jìn)行求解.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,針對(duì)典型的HS型、Ladder型骨干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?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(shí)現(xiàn)方式的差異：ＮＣＤ通過(guò)降低ＩＳＰ骨干流量總和達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的目的，ＬＣＤ則是通過(guò)減少ＩＳＰ流量傳輸跳數(shù)以及均衡流量分布來(lái)緩解骨干網(wǎng)絡(luò)壓力．ＮＣＤ與ＬＣＤ的提出說(shuō)明緩存部署于骨干節(jié)點(diǎn)或骨干鏈路均可以有效降低ＩＳＰ網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，然而ＮＣＤ單純將部署位置限定于骨干節(jié)點(diǎn)，ＬＣＤ單純將部署位置限定于骨干鏈路，能否通過(guò)在骨干節(jié)點(diǎn)與骨干鏈路的混合部署進(jìn)一步提升緩存性能？Ｆｉｇ．１ＩＳＰｎｅｔｗｏｒｋｄｉａｇｒａｍｗｉｔｈＰ２Ｐｃａｃｈｅｓ．圖１ＩＳＰ網(wǎng)絡(luò)中Ｐ２Ｐ緩存部署示意圖本文提出一種基于點(diǎn)路結(jié)合的骨干網(wǎng)Ｐ２Ｐ緩存部署方法（ｎｏｄｅ－ｌｉｎｋｂａｓｅｄｃａｃｈｅｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ，ＮＬＣＤ），同時(shí)將骨干節(jié)點(diǎn)和骨干鏈路作為備選部署位置．ＮＬＣＤ并不是ＮＣＤ與ＬＣＤ的簡(jiǎn)單疊加，本質(zhì)上是融合ＮＣＤ和ＬＣＤ兩種實(shí)現(xiàn)方式達(dá)到最小化ＩＳＰ骨干負(fù)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(luò)負(fù)載最小化為目標(biāo)的緩存部署模型，該模型基于實(shí)際緩存替換算法進(jìn)行緩存內(nèi)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(diǎn)路結(jié)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(jiǎn)化求解過(guò)程．如圖２所示為利用ＬＣＤ部署緩存的示意圖，假設(shè)圖中節(jié)點(diǎn)１從節(jié)點(diǎn)４的Ｐ２Ｐ下載流量為４００Ｍｂｐｓ，節(jié)點(diǎn)３從節(jié)點(diǎn)４的Ｐ２Ｐ下載流量為６００Ｍｂｐｓ，無(wú)其他流量，緩存命中率為５０％．當(dāng)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)椋担埃埃停猓穑螅W(wǎng)絡(luò)總流量減少了５００Ｍｂｐｓ．Ｆｉｇ．２ＣａｃｈｅｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｄｉａｇｒａｍｗｉｔｈＬＣＤ．圖２ＬＣＤ緩存部署示意圖文獻(xiàn)［１２－１３］提出了基于骨干節(jié)點(diǎn)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(guò)減少骨干節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的接入網(wǎng)絡(luò)流入骨干網(wǎng)絡(luò)的Ｐ２Ｐ流量，達(dá)到降低骨干網(wǎng)絡(luò)負(fù)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(biāo)的最優(yōu)化問(wèn)題，然后利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行求解．目前不少Ｐ２Ｐ緩存產(chǎn)品［１４－１６］采用ＮＣＤ方法進(jìn)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(shè)圖中節(jié)點(diǎn)１從節(jié)點(diǎn)４的Ｐ２Ｐ下載流量為４００Ｍｂｐｓ，節(jié)點(diǎn)３從節(jié)點(diǎn)４的Ｐ２Ｐ下載流量為６００Ｍｂｐｓ，緩存命中率為５０％．當(dāng)緩存部署于節(jié)點(diǎn)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(shí)間復(fù)雜度低于ＬＣＤ
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所;中國(guó)科學(xué)院大學(xué);
【基金】：國(guó)家“九七三”重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃基金項(xiàng)目(2012CB315802) 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61070188,61100176) 中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目(2011M500401)
【分類號(hào)】：TP393.02

【參考文獻(xiàn)】

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1 李i芰

本文編號(hào)：2548407