基于批处理补丁的流媒体后缀动态缓存算法

在IP网络上高效传输流式存储型A／V数据是实现诸如VOD等应用的基础。当前一些典型的传输方案考虑了服务器调度策略以降低骨干网带宽消耗和服务器负载，但并未考虑媒体后缀的缓存策略。本文在带前缀的OBP算法基础上提出了流媒体对象后缀的增量式缓存及快速释放算法ICBR，并推导出了采用IC算法所需的骨干网带宽的理论结果。通过针对上述两种算法的仿真实验，本文的结果表明：即使在有限的缓存容量的前提下，采用IC算法和ICBR算法对媒体对象的后缀进行动态缓存可以显著降低骨干网链路上传输的补丁数据量，其骨干网带宽消耗显著优于OBP，从而在保证客户端较小的播放启动延迟的情况下有效降低了流媒体传输中骨干网带宽的消耗和服务器的负载。     

流内容分送中的媒体后缀动态缓存技术研究

基于带前缀缓存的流调度方案OBP（optimized batch patching）提出了媒体后缀的增量缓存算法IC-BP和预分配缓存算法PA-BP,推导出两种算法下传输单一流媒体对象各自所需的平均骨干带宽、服务器平均使用输出通道数和代理所需最大缓存容量,并分析了以上两种缓存算法的综合传输代价．结果表明,两种缓存算法均有效降低了骨干带宽消耗和服务器负载,传输代价均明显低于带前缀缓存的OBP．而PA-BP克服了IC-BP算法中每次批处理调度时都至少需请求一个批处理长度补丁的缺点．因而具有更低的传输代价,其性能优于IC-BP缓存算法．     

基于流媒体文件字节有用性的代理服务器缓存替代策略

将流媒体文件缓存到离用户最近的代理服务器上，能够减少广域网络带宽的消耗，减轻服务器的负载压力以及降低用户的始播延迟，文章关注代理服务器的缓存替代问题．通过对问题建立模型并分析后得到替代算法模型，提出了流媒体文件字节有用性的概念并反映到替代算法的设计之中，并提出了BB，BBLRU-K和BBLCB-K缓存替代算法，在与LRU-2，LFU，LCB-2和LRU等算法的性能模拟实验比较中，BBLCB-2算法性能最优，但BB算法简单有效。     

紧耦合的流媒体缓存代理协作机制研究

位于因特网骨干网和同一接入网之间的流媒体缓存代理服务器相互协作，可以提高缓存命中率，保持负载平衡。该文提出了一种共享缓存空间的紧耦合的多代理服务器协作机制，给出了多代理协作的缓存替换策略和负载平衡算法。通过NS2模拟验证，该机制可以使系统保持更好的性能。     

基于响应延时预测的流媒体集群服务器负载调度策略

随着流媒体应用的指数级增长,提高流媒体服务器的性能越发重要。本文提出一种流媒体集群服务器的负载调度策略。综合运用多级模糊系统和人工神经网络技术,对用户请求响应延时进行模糊预测,并考虑节点服务器的流媒体节目前缀缓存和补丁预取技术,提出基于响应延时阈值和请求流媒体节目在节点服务器的缓存情况的负载调度算法,并对该算法进行仿真验证。     

基于代理缓存的流媒体动态调度算法研究

该文研究了在Internet环境下通过代理服务器将流媒体从源服务器传输到多个客户端时的骨干网络及服务器带宽消耗问题．在分析了传统多媒体流动态调度算法不足的基础上,提出了基于代理服务器协助的补丁预取与服务调度算法(P^3S^2A)．由代理服务器通过单播连接从源服务器中获取流媒体数据,然后通过组播方式转发给客户端．同时根据当前客户请求到达的分布状况,代理服务器为后续到达的客户请求进行补丁预取及缓存．理论分析及实验结果表明,与传统的动态调度方法相比,该文提出的算法能够在不消耗更多的缓存空间的情况下,更有效地节省骨干网络的带宽资源,特别是在访问请求强度较高的情况下,效果更为突出。     

基于对象存储文件系统的协作式缓存一致性策略

基于对象存储文件系统引入了客户端缓存机制以加快文件访问速度,由此也带来了缓存数据一致性问题。针对多客户端访问共享文件时缓存更新策略存在的延时、网络和服务器负载过大及网络消耗大等问题,基于Lustre对象存储文件系统实现了一种改进的协作式缓存一致性策略。实验结果表明,改进后的缓存更新策略,不仅可以保证缓存数据的一致性,而且减少了客户端与服务器交互次数,降低了访问延迟,提高了系统I/O性能。     

IP路由缓存技术研究

针对目前用于IP路由查找的地址缓存技术和前缀缓存技术的局限性,分析了骨干网路由表前缀重叠特征,提出了一种基于阈值的IP路由缓存方法,该方法结合了地址缓存和前缀缓存技术,无需进行前缀扩展,克服了地址缓存技术缓存空间要求过大、前缀缓存技术无法缓存内部前缀节点的问题,在缓存空间、缓存命中率、缓存公平性以及路由增量更新方面具有优势;仿真实验表明对于路由条目超过260000的路由表,缓存空间大小为30000,选择阈值K=4时97%以上的节点可实现1:1缓存,其余节点采用地址缓存,缓存失效率小于0.02,可以用小的缓存空间实现高速线速转发.     

基于GPRS网络的强一致性两级缓存系统框架

无线移动环境中缓存的主要目的是减少对无线带宽资源的占用和节省电池能量,然而移动无线终端的漫游与经常断开连接又给缓存内容的一致性带来了一系列新的问题。本文针对目前运行的GPRS网络,提出了在用户端（移动终端）和GPRS骨干网中添加验证服务器VS（Validation Server）对数据进行两级缓存的系统框架和缓存强一致性策略。该框架简化了无线移动环境下维护缓存一致性的复杂性,有效地降低了对无线带宽的占用和数据库服务器的负载,支持移动终端断开连接的时间任意和在一个公众陆地移动通信网PLMN网内的漫游,具有很强的实用性。     

证书系统缓存替换算法的研究

Cache技术是一种能够减少时延，节省带宽和降低服务器负载的有效方法。文章分析了现有证书服务器中Cache算法和证书系统的结构特性；指出证书缓存的简单替换算法：FIFO(first in first out)和LRU(Least Recently Used)，无法提供较高的Cache命中率。文中提出了一种智能预留控制缓存替换算法，理论分析和仿真数据表明该算法能大大减少访问证书的时间，改善证书管理效率，并有效提高缓存的命中率。     

基于可变窗口的流媒体缓存算法研究与实现

缓存管理是影响流媒体服务器性能的关键因素之一。通过对流媒体访问特性的分析,提出并实现了基于可变窗口的流媒体缓存替换算法CABVW。该算法通过动态调整拆分代价和合并代价的阈值,实现了磁盘带宽和缓存的负载平衡。实验结果表明,该算法与传统主流算法相比明显地增加了流媒体服务器的并发用户数量;算法计算复杂度低,也较易于实现。     

Multimedia Caching Strategies for Heterogeneous Application and Server Environments

In a multimedia system, storage and bandwidth are critical resources since any presentation requires a large volume of data to be delivered in real-time. Caching of multimedia documents in local storage can alleviate large retrieval bandwidth requirements. An important requirement for a multimedia caching policy is to guarantee continuous delivery even when a stream is served from cache. It should also cope with dynamic changes in workload and heterogeneity arising from large and small multimedia files. The proposed Generalized Interval Caching (GIC) policy, that caches intervals between successive streams of a large file as well as entire small files, satisfies all the above criteria. A caching policy needs to cope with additional challenges in a large scale distributed multimedia environment consisting of many heterogeneous servers. The issues include a) routing of requests to ensure good cache hits in each server, and b) balancing of loads across servers. For routing of requests, we introduce the notion of an asset group and propose an affinity routing policy based on this concept. Finally, we adapt the GIC policy for load balancing across servers.     

Modeling the Caching Effect in Continuous Media Servers

Caching is one of the most important schemes for improving the performance of continuous media servers. Continuous object caching enables a server to support more clients simultaneously since it reduces the disk load imposed at each round. However, without a quantative analysis of the disk load reduction induced by caching, the caching effect can not be reflected in the admission control scheme, which limits the number of simultaneous clients serviced. In this paper, we define a performance metric for caching scheme in the continuous media server, define an optimal caching, formalize three heuristic block replacement model and propose a novel near optimal caching scheme. For quantative analysis of the proposed scheme we also propose a probabilistic model of the caching effect in a continuous media server. The proposed model enables the development of efficient statistical admission control algorithms that can increase the number of clients serviced simultaneously. To show the potential of the model, we present a simple example of a statistical admission control algorithm and demonstrate the performance enhancement resulting from the use of the proposed model.     

基于流行度预测的流媒体代理缓存替换算法

针对流行度随时间变化的特性，利用回归分析技术给出了一种流媒体文件的流行度预测算法，并在增加少量存储空间及计算时间消耗的情况下，将该预测算法应用于流媒体代理缓存服务器的缓存替换算法之中，模拟实验表明，该方法能减少缓存的替换次数，提高缓存命中率，性能较优。     

基于媒体流行度和前缀缓存的缓存替换算法

针对流媒体用户访问偏好的情况,提出了一种基于前缀缓存与媒体流行度的缓存替换算法。该算法根据不同媒体外部、内部流行度给出预估的综合流行度,进而选择可用缓存中具有低流行度的片断进行替换,使得缓存中的所有片断的再利用价值之和最大。模拟实验结果表明,该算法能减少缓存的替换次数,提高缓存命中率,性能较好。     

Design and analysis of a variable bit rate caching algorithm for continuous media data

In this paper, the problem of caching continuous media data in a (main) memory and disk caching system is addressed. Caching schemes can significantly reduce the load on the network as well as on the servers, also the retrieval of documents from the cache requires short response time. In interval-level caching algorithms, an interval of data between two adjacent streams is the basic caching entity. In this paper, we design a novel algorithm, referred to as variable bit rate caching (VBRC) algorithm, which belongs to the interval-level caching algorithms. The proposed VBRC algorithm can be used in the system for memory caching or disk caching. VBRC can handle variable retrieval bandwidth as well as constant retrieval bandwidth . In designing the VBRC algorithm, we propose the strategies of reducing the number of switching operation, which will probably cause discontinuity of retrieving data. Also, we propose a just-in-time scheme for resource allocation in our VBRC algorithm and show that the caching performance in comparison with the reservation scheme adopted in the resource-based caching (RBC) algorithm is significantly improved. Our simulation study compares the recent and most popular generalized interval caching, RBC, and VBRC, on several influencing factors such as cache space size, cache I/O bandwidth, request arrival rate, and percentage of requests for large documents, with respect to the byte hit ratio and the number of switching operations. The simulation result confirms our analysis.

一种根据实际用户行为分析的大容量缓存算法

缓存是解决流媒体网络瓶颈和磁盘I/O瓶颈的重要方法.用户在访问流媒体系统的时候呈现出非常复杂的行为,这些行为对于设计有效的流媒体缓存方法至关重要.现有的算法往往以泊松分布,zipf分布来表示用户行为,这往往就失之精确.本文根据用户的点播行为和操作行为,设计了符合实际用户行为的大容量缓存算法,并进行实验,实验结果表明效果良好.     

基于补丁算法的流媒体代理缓存的研究与实现

对流媒体代理缓存和流调度技术进行了分析与研究，结合代理缓存和补丁算法的优点，设计与实现了一种基于补丁算法的流媒体代理缓存的高效方法。分析和实验研究表明，该方法能进一步减少对骨干网络带宽资源和原始服务器的磁盘I/O资源的占用，提高用户访问请求的响应速度。     

基于可扩展视频服务器集群的视频点播系统设计

随着计算机技术和高速网络技术的发展,视频点播系统已变成现实,并且具有巨大的潜在需求。利用视频对象简介能够给用户一个友好的互动收视环境。可扩展视频服务器集群可以适应未来的用户需求的快速增长。视频对象分段技术和前缀缓存技术使视频文件按照一定的缓存策略以分段方式分布在协作式的缓存服务器集群中,以利于服务器集群的负载平衡和减少对用户的启动延迟。系统还引入了IP组播技术来减少对网络带宽的开销。该文提出了混合式的协作缓存和IP组播的方式交付视频对象,并描述了它是如何工作的。