本文關(guān)鍵詞：離線下載緩存替換算法

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【摘要】：數(shù)據(jù)下載是人們獲取信息的一種重要方式；近年來新興的離線下載業(yè)務(wù)吸引了大量用戶。與傳統(tǒng)下載應(yīng)用不同,在離線下載系統(tǒng)中,用戶先向系統(tǒng)提交文件下載請求；然后,離線下載的服務(wù)器代替用戶從網(wǎng)絡(luò)中下載文件并存儲在離線下載系統(tǒng)的緩存中；最后,用戶再從緩存云中下載文件。這種設(shè)計(jì),可以節(jié)省終端用戶的時(shí)間和資源,給用戶帶來更好的下載體驗(yàn)。 離線下載系統(tǒng)的核心部件是緩存服務(wù)器,緩存算法是決定緩存服務(wù)器性能的關(guān)鍵�，F(xiàn)有系統(tǒng)一般采用傳統(tǒng)的算法,如LRU、LFU,這些算法并沒有考慮離線下載業(yè)務(wù)的特殊性；隨著離線下載日益普及和文件數(shù)量增長,緩存和帶寬資源都面臨壓力。因此,需要尋找高效的緩存方法,充分利用有限的緩存空間,保障系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量。 離線下載系統(tǒng)中,用戶的請求時(shí)間和下載時(shí)間不同,二者往往存在時(shí)間間隔。我們稱這個(gè)間隔為預(yù)約時(shí)間。預(yù)約時(shí)間為我們提供了設(shè)計(jì)新的緩存算法的空間。由于下載是預(yù)約的,因此在每次緩存調(diào)度發(fā)生時(shí),我們能夠獲知未來一段時(shí)間,還有哪些下載任務(wù)有待完成。因此,可以將預(yù)約信息用于緩存設(shè)計(jì),以提高緩存效率。 本文的主要工作是,針對離線下載的業(yè)務(wù)特征,尋找高效的緩存算法,減輕緩存的存儲壓力和帶寬開銷,提高系統(tǒng)性能。具體來說,本文的主要工作和貢獻(xiàn)如下： (1)針對離線下載業(yè)務(wù)特征,提出了基于預(yù)約信息的緩存設(shè)計(jì)思想。該思想充分利用可用的預(yù)約信息和訪問歷史信息,提高字節(jié)命中率。在此基礎(chǔ)上,提出了兩種新的緩存算法,一種是基于文件預(yù)約信息和訪問歷史信息中的訪問頻率,一種是基于文件預(yù)約信息和訪問歷史信息中的訪問時(shí)間間隔。分析了算法參數(shù)的設(shè)計(jì)依據(jù)并權(quán)衡了可能的取值范圍。 (2)基于真實(shí)的離線下載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),進(jìn)行了不同緩存算法的比較和評估。結(jié)果顯示,相比傳統(tǒng)算法,本文提出的兩種緩存替換算法都可以提高字節(jié)命中率。尤其在緩存較小的時(shí)候,效果更明顯,字節(jié)命中率最高可以提高7.78%。 (3)最后,本文從理論上分析LRU算法的性能,建立了基于馬爾科夫鏈的數(shù)學(xué)模型。模型可以計(jì)算每個(gè)文件的命中率。模型的特色在于把單個(gè)文件在緩存中的位置定義為狀態(tài),最大限度的減少狀態(tài)的數(shù)量,減少運(yùn)算復(fù)雜度。
【關(guān)鍵詞】：離線下載 緩存替換算法 預(yù)約
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-11
• 1 序言11-16
• 1.1 引言11
• 1.2 研究背景和意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 離線下載系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 緩存替換算法的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 研究內(nèi)容14-15
• 1.5 文章組織架構(gòu)15-16
• 2 相關(guān)研究16-28
• 2.1 系統(tǒng)架構(gòu)與工作原理16-18
• 2.1.1 離線下載系統(tǒng)架構(gòu)16-17
• 2.1.2 離線下載工作原理17-18
• 2.2 現(xiàn)有緩存替換算法18-26
• 2.2.1 基于頻率的緩存替換算法19-20
• 2.2.2 基于訪問時(shí)間間隔的緩存算法20-21
• 2.2.3 基于對象大小的緩存替換算法21
• 2.2.4 基于成本價(jià)值的緩存替換算法21-23
• 2.2.5 基于預(yù)測的緩存替換算法23-25
• 2.2.6 最優(yōu)緩存替換算法25-26
• 2.3 現(xiàn)有緩存算法分析26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 離線下載緩存替換算法28-42
• 3.1 離線下載緩存算法基本思想28-32
• 3.1.1 算法基本思想28-31
• 3.1.2 應(yīng)用場景分析31-32
• 3.2 離線下載緩存算法設(shè)計(jì)32-41
• 3.2.1 概念和術(shù)語32-35
• 3.2.2 基于前向時(shí)間窗口和訪問頻率的算法35-39
• 3.2.3 基于預(yù)約序列訪問時(shí)間間隔的算法39-41
• 3.3 本章小結(jié)41-42
• 4 離線下載緩存替換算法有效性驗(yàn)證42-56
• 4.1 LRU算法理論分析42-45
• 4.1.1 建立模型42-44
• 4.1.2 性能評估44-45
• 4.2 數(shù)據(jù)提取與算法仿真45-54
• 4.2.1 數(shù)據(jù)集提取與分析45-48
• 4.2.2 仿真環(huán)境及仿真參數(shù)48-49
• 4.2.3 算法仿真及分析49-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 5 結(jié)論56-57
• 5.1 本文總結(jié)56
• 5.2 工作展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果60-62
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集6

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本文編號：1034219