基于价值预测的ICN缓存替换方法

网内缓存是信息中心网络(ICN)的主要特征之一,是减小内容获取时延和提高网络资源利用率的重要环节。内容流行度越高,下一次请求时间越近,请求的次数越多,该内容价值就越大。针对海量缓存对象与有限缓存空间之间的矛盾,基于内容的“未来”价值,本文提出了一种基于价值预测的ICN缓存替换方法,结合内容流行度和新近频率值,构建内容价值预测模型,计算价值预测值,将“未来”价值最小的内容替换掉。仿真结果表明,本文提出的方法与最近最少使用、先进先出、随机替换等缓存替换方法相比,具有更高的缓存命中率,更低的请求响应时延。     

基于节点热度与缓存替换率的ICN协作缓存

信息中心网络默认的LCE缓存策略在数据包返回路径上的每个节点缓存内容,会产生大量冗余副本,无法充分利用缓存资源。针对该问题,提出基于节点热度与缓存替换率的缓存策略。在数据包返回路径上选择特殊节点缓存内容,考虑网络流量在不同区域和不同时间段内的差异性,周期性地计算节点热度和缓存替换率,并将其作为内容是否被缓存在节点上的度量指标。实验结果表明,相对于LCE和CLFM策略,该策略能有效降低平均请求跳数和源端命中率,获得较高的缓存收益。     

一种基于节点中心性近似算法的ICN协作缓存策略

为了降低信息中心网络(Information Centric Networking, ICN)缓存冗余度和平均接入代价,提出一种基于节点中心性度量近似算法的协作缓存策略Centrality Metric Approximation Algorithm (CMAA)。考虑到精确计算最短路径的工作量对缓存性能的影响,CMAA策略利用最短路径近似估计值以提高节点中心性的计算效率,将节点中心性近似度量加权融合值、节点热度和缓存利用率三者作为缓存影响因子,计算得出兴趣包转发路径各节点的缓存优先级。在多种实验条件下对CMAA进行仿真实验,结果表明与LCE (Leave Copy Everywhere)和CLFM (Cache “Less for More”)相比,CMAA在平均缓存请求时延变化不大的情况下,可有效地提高缓存命中率,降低平均接入代价,从而改善缓存系统性能。     

融合延时敏感和最近频率的ICN缓存替换方法

互联网巨大的流量增长促使信息由中心网络ICN架构的提出,以更好的满足用户的需求。ICN网络中无处不在的缓存是保障用户体验的关键技术。然而多数研究者关注的是ICN缓存放置问题,缓存替换策略仍然沿用Web网页缓存时代的经典算法,这些算法在ICN网络场景中和随机缓存替换策略的性能几乎没有区别。受到集成学习对于性能增强的启发,本文提出一种融合缓存替换模型的方法。缓存替换算法通过保留合适的内容,在减少延时方面发挥重要作用。因此,需要长时间获取的内容优先保存在缓存中。本文中,我们引入延时敏感和内容最近访问频率的2种替换模型进行筛选值得长时间驻留在缓存空间的内容,并通过线性组合的方式将其融合成一个模型。实验表明,我们的融合策略相比经典的替换策略,具有更高的缓存命中率,并且明显降低了用户使用延时。     

一种基于SDN的ICN高效缓存机制

内置缓存是信息中心网络(ICN)架构最核心的思想之一。为了充分、高效地利用全网缓存资源,提出了一种基于SDN的ICN高效缓存机制(SIC)。该方法利用SDN控制面感知全网状态,在SDN控制面中根据ICN缓存节点的网络社团重要度特性以及社团节点重要度特性来生成缓存策略,使不同流行度的内容对象在各社团之间和同一社团内节点上的分布更合理。在多种实验条件下对SIC策略进行了仿真验证,结果表明与Hash+LRU、Betw+LRU相比,该策略能更好地提升缓存命中率、跳数减少率、平均社团经过个数,同时SDN的资源开销保持在较低的水平。     

CCN中基于业务分类和节点分区的混合缓存机制

针对内容中心网络(content centric networking,CCN)中不同业务内容的合理放置问题,提出了一种基于业务分类和节点分区的混合缓存机制。根据不同的业务特征,设计了差异化的缓存策略。对于流媒体点播业务,采用基于流行度的推拉式缓存,实现其在边缘网络的按序存储;对于非流媒体共享内容,采用基于hash的显式缓存,实现其在核心网络的单一副本放置。仿真结果表明,与经典算法相比,该机制提高了缓存命中率和跳数减少率,降低了平均请求时延。     

信息中心网络中基于流量负载控制的缓存策略

信息中心网络通过高速网内缓存可以有效降低用户的访问时延,降低服务器和链路负载,提升网络性能。然而,网络中部分节点负载过高导致节点内缓存替换率升高,使得个别节点乃至整体网络性能下降。本文提出一种基于流量负载控制的缓存策略,根据节点接收队列的流量状态,动态控制节点缓存的替换速率,并将由于负载控制而无法缓存的内容交给下游低负载节点缓存。实验结果显示,我们的策略可以有效提升高流量负载节点的缓存命中率,同时提高了低负载节点的缓存利用率,均衡了网络中的缓存负载状态,提升了网络的整体性能。     

信息中心网络缓存路由器性能优化研究

网内缓存是信息中心网络(ICN)的核心部分,而缓存路由器的架构设计则是实现网内缓存的基础。在传统的ICN缓存路由器中,转发功能和缓存功能没有完全解耦,使得路由器在缓存内容的过程中影响转发性能。我们实现了分离式架构下的缓存路由器原型系统,并针对缓存服务流程在内存资源池化、采用SPDK技术加速读写等多个方面进行了优化。通过实验表明,实现的ICN缓存路由器原型处理不均衡数据流的能力得到了提升,并且在SSD上具有更快的IO能力,能够达到线速处理报文的要求。     

基于概念漂移学习的ICN自适应缓存策略

针对如何提高信息中心网络的网内缓存性能,提出了一种基于概念漂移学习（concept drift learning,简称CDL）的自适应缓存策略.考虑到节点数据和内容数据的相互感知对缓存性能的影响,将节点和内容的状态数据流作为网络资源,对提取的多维状态属性数据和缓存匹配数据进行分析挖掘,利用学习到的状态属性与缓存匹配之间的函数映射关系,即概念,对未来时期内的节点与内容间的匹配关系进行预测.为提高匹配算法的准确度,在学习过程中,提出了一种基于信息熵的概念漂移识别算法,当根据状态属性的信息熵变识别出漂移后,利用提出的基于概念重现的缓存算法,重新定义函数映射关系.仿真实验结果表明,该策略与CEE,LCD,prob和OPP策略相比,降低了网络运行成本,提高了用户体验质量.     

基于移动Agent的cache分配技术

提出了一个cache管理和重分配框架及其基于移动agent的实现。该框架采用cache混合分配方案,并在这种分配方案上应用路径预测算法和移动agent技术进行cache重分配,以支持移动Web浏览和提高无线WWW浏览效率。     

基于相似节点转接的命名数据网络移动性支持机制

针对命名数据网络应用于无线多跳环境时,节点移动造成兴趣包转发找不到可达下一跳的问题,提出了基于相似节点转接的移动支持方案。该方案在移动节点周围的众多邻近节点中找到最佳目标节点,并把移动节点上通信进程转接到最佳目标节点上去。为了找到这一最佳节点,本文设计了一种基于前向信息转发表的相似性算法来进行节点切换选择。仿真通过与目前的解决方案相对比,表明该方案能够有效减小设备在移动环境下的请求失败率和请求时延,并且随着移动节点的增多,网络对于抑制移动的影响具有更好的稳定性,验证了该方案能有效支持命名数据网络应用于无线多跳环境时的移动性。     

基于内容热度与节点介数的NDN网络缓存策略

缓存技术是数据命名网络（Named data networking,NDN）的关键技术之一. NDN传统的LCE缓存策略会造成较大的冗余. 改进的RCOne策略采用随机放置的方法,没有利用任何内容、节点信息,对网络缓存性能的提升有限. Betw策略只考虑到节点介数,导致高介数节点缓存更替频繁,当节点缓存容量远小于内容总量时,缓存性能下降. 为了解决这些问题,本文提出一种结合内容热度与节点介数的新型缓存策略HotBetw（Hot content placed on node with high Betweenness）,充分利用内容与节点信息选择最佳的位置放置缓存. 仿真实验表明相对于典型NDN缓存策略,HotBetw缓存策略在提高缓存命中率、降低平均跳数方面具有很好的效果.     

蓝鲸分布式文件系统的客户端元数据缓存模型

在蓝鲸分布式文件系统中,客户端的所有元数据操作都是通过远程过程调用由元数据服务器完成,所有数据读写都是直接与存储服务器交换完成的.由于通信延迟,在客户端进行频繁数据读写时,元数据信息交换影响了整个系统的性能.我们设计了一种在客户端尽量缓存文件元数据信息的模型,有效地减少了元数据通信,缩短了整个读写过程的延迟,极大地提高了蓝鲸分布式文件系统的性能.     

混合架构下多请求模式的缓存替换模型研究

针对多类型多访问模式应用的需求,在GDSF算法的基础上,引入平均访问间隔和最近访问间隔两个特性以增强算法的适应性;建立缓存结构模型,通过双关键字索引机制,快速索引缓存对象,降低系统开销;对超过一定大小的文件采取后缀预取策略以增加缓存中数据对象的个数.在课题应用背景下,与传统算法的对比实验表明,该方法能够减少缓存的平均请求等待时间,提高对象命中率和字节命中率,增强了缓存替换算法对多类型多请求模式应用的适应性.     

基于SDN的无线网状网络缓存位置决策和操作分配方案

针对信息中心网络缓存管理效率较低的问题,提出一种旨在提高缓存管理效率的方法,且充分利用了无线网状网络(WMN)环境中软件定义网络(SDN)的概念。主要工作体现在SDN内容管理上,缓存位置决策考虑了网络拓扑位置、内容尺寸和缓存节点资源的位置。缓存操作考虑了请求客户端和缓存节点位置,且操作分为通过分支点的off-path缓存和通过缓存节点内容流的on-path缓存。控制器通过缓存内容表来确定工作的分配。实验在两种环境下进行:含有局部聚合客户端的小型网络和局部分布式客户端的大型网络。结果显示,所提方案仅利用每秒5.13kb的控制流量负荷即可将随机缓存位置方案的平均响应延迟减少23.95%。相比于其他网络缓存方案,所提方案最大化了WMN的节点缓存效率,明显提升了内容缓存分配性能,且系统没有较大的额外开销。     

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。     

命名数据网络中一种基于节点分类的数据存储策略

缓存是命名数据网络(named data networking, NDN)有别于传统网络最突出的特性之一,NDN中默认所有节点都具有缓存所有经过数据的功能.这种“处处缓存”策略导致网内大量冗余数据的产生,使网内缓存被严重浪费.针对上述问题,首次提出了一种基于节点分类(based on node classification, BNC)的数据存储策略.基于节点位置的不同,将数据返回客户端所经过的节点分为“边缘”类节点与“核心”类节点.当数据经过“核心”类节点时,通过权衡该类节点的位置与数据在不同节点的流行度分布,将数据存储在对其他节点最有利的节点中;当数据经过“边缘”类节点时,通过该数据流行度来选择最有利于客户端的位置.仿真结果表明,提出的策略将有效提高数据命中率,减少数据请求时延和距离.     

基于DF的协作节点选择及功率分配策略研究

对于无线通信系统来说,特别是单天线节点无线通信系统,采用协作通信技术可以有效地提高系统性能.其中,协作节点选择及协作策略是协作通信需要考虑的两个基本问题.以容量最大化为目标,基于DF中继模式,本文研究了协作节点选择及功率分配策略问题,结果表明,当协作节点满足一定条件时并采用合理的功率分配策略可有效提高系统容量.     

一种高效SMP Cache一致性协议及其实现技术的研究

结点控制器是并行多处理机计算机系统设计中除CPU外的最复杂部件,随着设计工艺水平的提高,它的功能也日益增多。文章将深入介绍SMP多处理机系统结点控制器设计中的一种高效Cache一致性协议以及实现方面的关键技术。