CCN中基于内容流行度和节点重要度的缓存设计

随着网络流量的急剧增长,现有的IP体系架构难以满足用户不断增长的需求。CCN成为未来网络研究的热点,其最大的特点是网络节点的处处缓存,所以为CCN设计一种高效的缓存机制显得尤为重要。针对CCN中现有的缓存机制存在一些问题,提出了一种基于内容收益的内容流行度和节点重要度PBCS的缓存方案。在请求次数满足收益标准的前提下,进行内容流行度与节点重要度的匹配,得到符合要求的缓存节点。仿真结果表明,该方案提高了内容的节点命中率,缩短了获取内容的平均跳数。     

内容中心网络中一种降低自治域内内容传输代价的缓存策略

内容中心网络(CCN)是未来互联网中一种有前景的网络架构。它通过网内缓存机制加强内容的传输减少网络传输代价或提高网络吞吐量。针对同一个自治域内的内容分布情况以及热门内容对网络的影响,提出一种以降低内容传输代价为目标的缓存机制——DCR策略。该策略能够将热门内容推向用户同时降低内容的冗余度。实验结果表明:该缓存策略能有效地降低自治域内内容的传输代价,提高了域内缓存命中率。     

基于选择存储的CCN网络缓存发现方法

内容中心网络(Content-Centric Network, CCN)是未来互联网的重要发展方向。网内缓存是 CCN 网络的重要特征,对 CCN 内容传输性能具有重要影响。网内缓存的内容发现效率与网内缓存性能密切相关。传统 CCN 网络缓存发现方法是通过请求包在数据平面转发,沿途机会性地命中缓存实现的,具有一定的随机性、盲目性,可能导致缓存内容无法被高效利用。本文提出一种在控制平面解决缓存可用性的方法,结合拓扑、缓存容量以及用户请求分布计算出“值得”缓存的内容进行存储,同时将其向外通告,使其参与路由计算,以便后续请求快速准确地发现并利用缓存内容。实验结果表明,本文方法可使缓存命中率提高 20%左右,服务器负载降低 15%左右。     

一种基于协同缓存的内容中心网络能耗优化策略

当前大多内容中心网络(Content-Centric Network,CCN)缓存决策策略研究都没有综合考虑请求热点、网络能耗、内容流行度和节点协同等相关要素。因此提出一种基于内容流行度的协同缓存策略来优化内容中心网络的能耗。该策略将CCN的一个自治区域网络中的所有内容路由器节点当作一个协同缓存组,并把协同缓存组中每个节点的缓存容量分为两部分,一部分用于自身节点和其他节点协同缓存内容;另一部分用于自身节点独立缓存本地最流行的内容,以提高协同缓存组中内容副本种类的多样性,从而减少网络中内容的重复传输,实现网络能耗的优化。建立相关的能耗优化模型,采用一种改进的遗传算法求解出该协同缓存组能耗优化问题的最优解。实验结果表明,与相关文献中的缓存决策策略相比,所提策略可以有效地降低CCN的能耗,提高其可扩展性,进而指导CCN的演化和部署。     

基于势能冷却的内容中心网络缓存替换算法

针对目前内容中心网络CCN缓存替换策略所存在的效率低下等问题,引用物理学中“势能”的概念,并结合“自然冷却”这一自然现象,提出了一种基于势能冷却的替换算法PEC-Rep。根据被访问的次数以及时间间隔,准确判断出内容在未来一段时间内的使用价值,在进行内容替换时,将价值最小的内容删除,使得节点中的内容保持最大价值,满足用户的后续请求。仿真结果表明,PEC-Rep可以有效地提高域内缓存命中率,减轻服务器的负载,提高CCN的整体性能。     

内容中心网络中基于用户偏好的协作缓存策略

针对内容中心网络（CCN）中节点默认缓存所有经过的内容,未能实现对内容选择性缓存与最佳放置的问题,提出一种基于用户偏好的协作缓存策略（CCUP）。首先,考虑用户对内容类型的喜好和内容流行度作为用户本地偏好度指标,实现缓存内容的选择;然后,对需要缓存内容执行差异化缓存策略,全局活跃的内容则缓存在重要的中心节点,非活跃内容则按本地偏好度与节点同用户距离层级匹配缓存;最后,实现用户对本地偏好内容的就近获取和全局活跃内容的快速分发。仿真结果表明,相比典型缓存策略（LCE、Prob（0.6）、Betw）,CCUP在平均缓存命中率和平均请求时延方面有明显优势。     

一种基于内容流行度和社团重要度的ICN缓存与替换策略

现有以信息为中心的网络(Information-Centric Network,ICN)缓存的内容的时空分布不够合理,存在无效缓存及同质化缓存等问题。对此,文中提出一种基于内容流行度和社团重要度的ICN缓存与替换策略,其结合内容流行度与节点的社团重要度来选择缓存节点,把具有不同流行度的内容分散缓存在社团重要度不同的节点上,使缓存内容的空间分布趋于合理,从而增加了缓存内容的多样性。同时,基于社团局部流行度来替换缓存内容的策略更有利于优化缓存内容的时间分布,实现缓存内容空间分布的动态调整。实验结果表明,所提策略能有效地减少用户请求的平均响应时间,提高缓存对象的命中率和全网的缓存差异度。     

信息中心网络中基于局部内容活跃度的自适应缓存算法

通过对信息中心网络的网内节点缓存建模,分析发现基于全局内容流行度的替换策略不适用于信息中心网络的分布式模式。继而提出了一种基于局部内容活跃度的缓存替换策略LAU,并基于该策略提出了一种自适应路径缓存算法ACAP,使缓存内容按照本地活跃度依次缓存在访问路径中。仿真结果表明,LAU策略提高了单节点缓存命中率;ACAP相比已有的路径缓存算法,具有较低的服务器命中率和跳数比。最后对该算法适用的缓存结构和拓扑结构进行了讨论和分析。     

一种基于逗留时间的新型内容中心网络缓存策略

内容中心网络(Content-Centric Networking,CCN)作为一种以内容为中心进行路由、缓存的新型未来网络体系架构受到了广泛的关注.在CCN中,关键技术问题之一是网络缓存问题,现有方案主要采用ALWAYS-LRU缓存策略,然而该策略容易出现相邻节点重复缓存的问题,使得网络整体缓存效率较低.针对这一问题,文中提出了一种基于逗留时间的新型缓存决定策略,设计了一种适用于CCN的合作缓存机制.在请求泊松到达的假设下,通过在单个缓存器对LRU(Least Recently Used)替换策略使用马尔可夫链建模,该文得到了内容在各缓存器平均逗留时间的近似计算公式.数值仿真结果显示,该方案相比传统缓存策略,有效地提升了网络缓存的效率和缓存内容的多样性,进而减少了用户请求服务的总跳数,增加了内容访问的命中率.     

内容中心网络中基于节点相似度的协作缓存算法

针对内容中心网络中ALWAYS缓存策略节点存储空间利用率低、内容访问时延大、整体网络缓存性能低下的问题,提出了一种依据节点相似度的协作缓存算法。该算法优先将兴趣包转发至最相似节点,增大相关请求的就近响应概率;同时保证在缓存决策中的同一副本在协作节点间不重复存储,在降低冗余的同时增加了缓存多样性。实验结果表明,与现有算法相比,该算法在减少路由跳数和请求时延的同时提高了缓存命中率。     

基于用户偏好的协作内容缓存策略

随着无线网络不断增长的业务需求,蜂窝架构频谱资源受限,回程容量将成为系统瓶颈。为了缓解这种瓶颈,考虑一种特殊的异构蜂窝网络,结合缓存节点的部署、用户位置分布、用户对请求内容的偏好以及缓存节点有限的存储空间,对内容存储及用户关联联合优化问题进行建模分析。将目标函数建模为请求时延的最小化,简单证明该问题是NP-hard的,并设计了基于改进KM(Kuhn-Munkres)的内容放置策略。最后,通过实验比较了该算法与其他基准方案的性能。     

机群代理的单一缓存映像技术

为了在Web机群代理中有效定位缓存对象在节点机中的位置，必须实现单一缓存映像，以隐藏机群的分布和异构特性，为客户提供一致的缓存资源。为解决该问题，文中首先提出一个缓存摘要管理器体系结构，该结构基于各个缓存节点机的摘要、结合负载平衡信息，可有效定位缓存节点机，然后给出了机群代理中缓存节点机与缓存摘要管理器的实现方法。     

“龙腾”R2微处理器Cache单元的设计与实现

合理地组织一个多级的高速缓冲存储器(Cache)是一种有效的减少存储器访问延迟的方法。论文提出了一种设计32位超标量微处理器Cache单元的结构,讨论了一级Cache、二级Cache设计中的关键技术,介绍了Cache一致性协议的实现,满足了“龙腾”R2微处理器芯片的设计要求。整个芯片采用0.18umCMOS工艺实现,芯片面积在4.1mm×4.1mm之内,微处理器核心频率超过233MHz,功耗小于1.5W。     

一种新颖的软件可控Cache优化方法

由于Cache污染问题,传统的仅由硬件控制的Cache替换策略不能得到令人满意的Cache利用率。随着软件可控Cache机制的出现,编译器开始可以直接控制Cache替换,改善Cache行为。本文证明了一个Cache提示优化定理,并依该定理提出了一个由编译器辅助控制的Cache替换策略:最优Cache划分(OCP)。OCPCache替换策略简化了Cache行为和Cache失效分析方法。实验结果表明OCPCache替换策略能有效地降低Cache失效率。     

移动数据库技术的缓存管理策略研究

移动数据库的缓存技术使客户机通过缓存少量的服务器数据项,便能拥有较高的处理速度,而且,它也是解决移动数据库频繁断接性问题的关键技术。文章研究了缓存管理策略在移动数据库中的应用,重点研究了缓存管理策略三大关键问题：缓存粒度、缓存一致性以及缓存替换,提出了一种基于统计与优先级原则解决缓存一致性问题的新思路。     

P2P网络缓存协作的研究

为了提高P2P网络的数据性能和提高节点的缓存利用率,提出一种实施在应用层的缓存协作协议R/WGCC,它由分组协议和缓存协作管理协议两部分组成.根据P2P网络中节点不稳定的特点,分组协议分析了节点的四种不同的状态,把一个节点的邻居结点分为只读组和读写组,并提出一种区分节点状态的分组算法.缓存管理协议利用缓存替换算法中产生的信息并根据节点所在的分组,管理组内的缓存资源.R/WGCC平衡了各节点的缓存利用率,提高了缓存的命中率,有效的提高缓存的效率.     

一种低功耗动态可重构cache方案

嵌入式系统中,处理器功耗是十分受关注的,研究表明嵌入式系统中cache存储器的功耗占处理器总功耗的30%～60%。为此提出一种低功耗动态可重构的cache方案Tournament cache,该cache方案通过在传统cache结构的基础上增加三个计数器和一个寄存器,在程序运行的过程中,根据计数器统计的结果动态调整cache的相联度,使得相联度在1、2或4路之间变化,以适应不同程序段的需要,从而降低系统的功耗。实验结果表明,此cache方案对比传统的四路组相联的cache能耗节省超过40%,而且性能的降低几乎可以忽略。     

基于嵌入应用的一级Cache设计空间的研究

在嵌入式领域,一般都是单个或一类应用程序在处理器上反复执行,在这种情况下,通过配置cache的参数,可以得一个性能最优的cache。通过变化cache的组容量s、块容量a和块大小b三个参数,可以得到一个总访问时间最小的cache配置。在本文中,提出了两个cache仿真算法,此算法可以减少判断cache命中／失效的时间复杂度。     

CMP体系结构上非包含高速缓存的设计及性能分析

半导体技术的发展使得在芯片上集成数十亿个晶体管成为可能.目前工业界和学术界倾向于采用片上多处理器体系结构(CMP),对于此类结构,芯片性能受片外访存影响较大,因此如何组织片上高速缓存层次结构是一个关键.针对此问题,提出采用非包含高速缓存组织片上最后一级高速缓存,以降低片外访存次数.并通过对Splash2部分测试程序的详细模拟,对CMP上高速缓存层次结构的不同组织方式做了比较.数据显示非包含高速缓存最多可使平均访存时间降低8.3%.同时,指出非包含高速缓存有助于节省片上资源的特性,并给出片上集成三级高速缓存后CMP上高速缓存层次结构的设计建议.     

一种基于Cache的网格任务反馈调度方法

网格调度的目标提高网格资源的利用率、改善网格应用的性能,它是网格中需着力解决的问题之一.目前,围绕着网格中的任务调度算法,国内外已做了大量的研究工作,先后提出了各种调度算法.但是,这些调度算法不能很好地适应网格环境下的自治性、动态性、分布性等特征.针对目前网格调度机制存在的问题,提出了一种动态的网格调度技术--基于Cache的反馈调度方法(cache based feedback scheduling,简称CBFS).该调度方法依据Cache中所存放的最近访问过的资源信息,如最近一次请求提交时间、任务完成时间等信息进行反馈调度,将任务提交给负载较小或性能较优的资源来完成.实验结果表明,CBFS方法不但可以有效减少不必要的延迟,而且在任务响应时间的平滑性、任务的吞吐率及任务在调度器等待调度的时间方面比随机调度等传统算法要好.