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提升CDN-P2P缓存效率:Diff-Attribute流行度差异策略
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更新于2024-08-29
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本文主要探讨了"基于内容流行度差异性的CDN-P2P融合分发网络缓存替换机制研究"这一主题。在当前的CDN-P2P缓存系统中,许多现有机制往往忽视了内容文件中各个片段的个体流行度差异,这导致预缓存的片段访问命中率不高。针对这一问题,研究人员提出了Diff-Attribute这一创新的缓存替换策略。 Diff-Attribute机制的核心在于它不仅考虑了整个内容文件的整体流行度,还深入分析了每个片段的个体流行度。这种方法旨在通过识别内容流行度的不均衡性来优化缓存决策。当内容流行度均衡时,Diff-Attribute会选择缓存文件的前缀片段,以确保不同部分都有足够的存储空间。反之,如果流行度存在显著差异,机制会优先缓存那些热门文件或其中最受欢迎的片段,以最大化热门内容的访问效率。 通过仿真结果的对比,Diff-Attribute机制在缓存命中率和字节命中率上分别比传统的LFU(最久未使用)和LRU(最近最少使用)策略提高了约6%和8%,这意味着用户请求的热门内容更有可能快速从缓存中获取,从而减少了访问延迟。在访问延迟启动率和传输成本消耗率方面,Diff-Attribute机制也表现出显著优势,降低了约13%和7%,表明该机制能够有效降低网络的总体负担。 这项研究对于提升CDN-P2P融合网络的性能具有重要意义,特别是在高流量和动态内容需求的场景下,通过精细化的流行度管理,可以有效提升用户体验并降低运营成本。因此,Diff-Attribute机制对于现代互联网服务提供商来说,是一项值得推广和应用的关键技术。
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2015 年 11 月 Journal on Communications November 2015
2015276-1
第 36 卷第 Z1 期
通 信 学 报
Vol.36
No.Z1
基于内容流行度差异性的 CDN-P2P 融合分发网络缓存替换机制研究
聂华,张敏,郭敬荣,阳小龙
(北京科技大学 计算机与通信工程学院,北京 100083)
摘 要:现有的 CDN-P2P 缓存替换机制没有关注内容文件中各片段的个体流行度差异性,而无法提高预缓存内
容片段的访问命中率。鉴于此,提出了基于流行度差异性的缓存替换机制 Diff-Attribute。同时考虑了内容文件
的整体流行度和文件中各个片段的个体流行度。此外,基于分布熵,定义了一种内容流行度均衡性度量方法:
若流行度均衡,就提前缓存各文件的前缀片段;否则提前缓存热门文件或其中最热门的内容片段。仿真结果表
明:在缓存命中率和字节命中率方面,Diff-Attribute 机制分别高出 LFU、LRU 等传统机制约 6%和 8%;在访问
延迟启动率和传输成本消耗率方面,Diff-Attribute 机制则降低了约 13%和 7%。
关键词:内容分发网络;内容缓存;P2P 网络;流行度;分布熵
中图分类号:TP393 文献标识码:A
Content popularity difference-aware cache eviction
scheme for CDN-P2P hybrid networks
NIE Hua, ZHANG Min, GUO Jing-rong, YANG Xiao-long
(School of Computer and Communications Engineering, Beijing University of Science and Technology, Beijing 100083, China)
Abstract: In CDN-P2P hybrid network, it is important for the cache eviction schemes to improve the delivery effi-
ciency of content. However, most of them only consider the holistic popularity of content file, and neglect the difference
between the individual popularities of segments within a content file. Hence, it was difficult to improve the hit rate of
pre-cached content segments, and to reduce the user access delay. Hence based on the difference between the attributes
of content popularity, a new cache eviction scheme (i.e., Diff-Attribute) was proposed. Bewildered the holistic popular-
ity of a content file, it also considered the individual popularity of its segment. More importantly, based on the concept
of entropy, A method to measure the popularity difference between content files or segments was put forward. If the
popularities of the segments within a content file are equalizing, its prefix segment would be pre-cached. Otherwise, the
requested segments or files directly based on its popularity would be cached. Compared with traditional schemes (e.g.,
LFU, LRU, MRU,FIFO), the simulation results show that Diff-Attribute can improve the cache hit rate and the byte hit
rate by at least 6%, 8% respectively, and can reduce the access startup delay rate and the transmission cost rate by at
least 13%, 7% respectively.
Key words: content distribution network; cache eviction; peer-to-peer network (P2P); content popularity; entropy
1 引言
CDN-P2P 融合分发网络结合了 CDN 和 P2P 这
2 种技术的优点,是当前 IP 网络提供内容共享服务
的主流服务网络形态
[1,2]
。CDN-P2P 网络的核心工
作模式如下:首先将流媒体内容以
CDN 集中控制
方式分发到各用户自治域的副本服务器,然后再由
副本服务器将内容以 P2P 分布式推送到各用户自
治域。在内容分发过程,副本服务器中缓存内容
替换是否优化,则严重影响到用户访问命中率和
用户访问响应时间等关键性能和用户体验质量指
标
[3]
。因此缓存替换是 CDN-P2P 内容分发网络的
收稿日期:2015-10-10
基金项目:国家自然科学基金资助项目 (61172048, 61100184)
Foundation Item: The National Natural Science Foundation of China (61172048, 61100184)
doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015276
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