基于三層交換的網(wǎng)絡(luò)緩存技術(shù)研究及仿真.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)緩存技術(shù)就是通過(guò)在現(xiàn)有的Internet中增加一層新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)象訪問(wèn)的特性，把訪問(wèn)頻率高的少數(shù)對(duì)象近端保存，以達(dá)到減少網(wǎng)絡(luò)延遲，提高網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)速度的目的。 網(wǎng)絡(luò)緩存的關(guān)鍵技術(shù)在于網(wǎng)絡(luò)緩存內(nèi)容的表達(dá)、緩存替換策略的確定等。本文在對(duì)網(wǎng)絡(luò)緩存的基本原理、研究動(dòng)態(tài)等進(jìn)行綜合描述的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了一種改進(jìn)的RCD。該算法對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改動(dòng)，并且對(duì)建立在三層交換機(jī)之上的緩存目錄的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建立、更新和訪問(wèn)。改動(dòng)后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2、為每個(gè)頻繁訪問(wèn)組的對(duì)應(yīng)位置設(shè)置了位計(jì)數(shù)器，為最近組、頻繁組各自設(shè)立組計(jì)數(shù)器。雖然從內(nèi)存的占用上大于以前的結(jié)構(gòu)，但是卻能夠解決以前結(jié)構(gòu)不能解決的“熱點(diǎn)”消除問(wèn)題，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)施性能不斷提高，使得我們不必僅為硬件性能不足而憂慮，而應(yīng)該更多的考慮軟件的性能提高。 該仿真研究以RCD為基礎(chǔ)，對(duì)比參照了其他算法的優(yōu)缺點(diǎn)，將網(wǎng)絡(luò)對(duì)象分組映射后進(jìn)入BloomFilter存儲(chǔ)。在緩存替換算法上利用LFU*-aging的思想，使得以前熱

3、門(mén)網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的訪問(wèn)次數(shù)隨時(shí)間的增長(zhǎng)而減少，從而解決了一般算法中難以處理的“熱點(diǎn)”的遺留問(wèn)題。同時(shí)，該仿真研究涉及到了網(wǎng)絡(luò)緩存負(fù)載的平衡，通過(guò)判斷當(dāng)前各個(gè)RCD中的存儲(chǔ)對(duì)象個(gè)數(shù)，利用門(mén)限值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得各個(gè)緩存中當(dāng)前存儲(chǔ)對(duì)象個(gè)數(shù)相差不超過(guò)這個(gè)域值。仿真算法對(duì)于己存儲(chǔ)對(duì)象默認(rèn)采用TTL緩存一致性策略，所以該算法中不涉及對(duì)緩存進(jìn)行一致性的檢驗(yàn)。 性能評(píng)測(cè)系統(tǒng)我們采用了以局域網(wǎng)訪問(wèn)Intemet為背景的軟件模擬模型，它由兩臺(tái)網(wǎng)絡(luò)緩存服務(wù)器

4、、兩臺(tái)交換設(shè)備和若干終端用戶組成。交換設(shè)備間沒(méi)有合作。終端用戶的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)請(qǐng)求由日志文件中的紀(jì)錄經(jīng)過(guò)MD5加密后進(jìn)行模擬。通過(guò)RCD大小的調(diào)整、填充率的不同調(diào)節(jié)，從而得出最終的結(jié)論。 實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)后的RCD具有以前結(jié)構(gòu)不能比擬的三大優(yōu)點(diǎn)。首先解決了“熱點(diǎn)”的消除問(wèn)題，訪問(wèn)次數(shù)為2n數(shù)量級(jí)的緩存對(duì)象，經(jīng)過(guò)n次更新，以前的遺留“熱點(diǎn)”就可以容易的從緩存中消失；其次，最近組和頻繁組的不同步更新，使得改進(jìn)的RCD從很大程度上提高了正確命

5、中率，尤其是在摘要空間較小，刷新頻率較高的情況下，這種優(yōu)勢(shì)更加明顯；第三是本實(shí)驗(yàn)初步實(shí)現(xiàn)了緩存的負(fù)載平衡。實(shí)驗(yàn)按照兩個(gè)緩存處理能力相仿的假設(shè)進(jìn)行負(fù)載平衡，雖然這樣的處理還遠(yuǎn)不夠，但從一定程度解決了可預(yù)料的請(qǐng)求流量平衡。 本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)緩存研究還存在許多有待改進(jìn)之處，比如處理網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)請(qǐng)求的并行性沒(méi)有考慮，程序優(yōu)化不夠，還可以根據(jù)訪問(wèn)時(shí)間、訪問(wèn)對(duì)象大小以及緩存命中的情況進(jìn)行更深入的響應(yīng)時(shí)間的研究等等。從整體上看，實(shí)驗(yàn)起到了提高命中