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)對象訪問的特性，把訪問頻率高的少數(shù)對象近端保存，以達到減少網(wǎng)絡(luò)延遲，提高網(wǎng)絡(luò)訪問速度的目的。 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、緩存替換策略的確定等。本文在對網(wǎng)絡(luò)緩存的基本原理、研究動態(tài)等進行綜合描述的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了一種改進的RCD。該算法對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行了改動，并且對建立在三層交換機之上的緩存目錄的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行了建立、更新和訪問。改動后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2、為每個頻繁訪問組的對應(yīng)位置設(shè)置了位計數(shù)器，為最近組、頻繁組各自設(shè)立組計數(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”消除問題，現(xiàn)在計算機系統(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)，對比參照了其他算法的優(yōu)缺點，將網(wǎng)絡(luò)對象分組映射后進入BloomFilter存儲。在緩存替換算法上利用LFU*-aging的思想，使得以前熱

3、門網(wǎng)絡(luò)對象的訪問次數(shù)隨時間的增長而減少，從而解決了一般算法中難以處理的“熱點”的遺留問題。同時，該仿真研究涉及到了網(wǎng)絡(luò)緩存負載的平衡，通過判斷當前各個RCD中的存儲對象個數(shù)，利用門限值進行調(diào)節(jié)，使得各個緩存中當前存儲對象個數(shù)相差不超過這個域值。仿真算法對于己存儲對象默認采用TTL緩存一致性策略，所以該算法中不涉及對緩存進行一致性的檢驗。 性能評測系統(tǒng)我們采用了以局域網(wǎng)訪問Intemet為背景的軟件模擬模型，它由兩臺網(wǎng)絡(luò)緩存服務(wù)器

4、、兩臺交換設(shè)備和若干終端用戶組成。交換設(shè)備間沒有合作。終端用戶的網(wǎng)絡(luò)訪問請求由日志文件中的紀錄經(jīng)過MD5加密后進行模擬。通過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。 實驗表明，改進后的RCD具有以前結(jié)構(gòu)不能比擬的三大優(yōu)點。首先解決了“熱點”的消除問題，訪問次數(shù)為2n數(shù)量級的緩存對象，經(jīng)過n次更新，以前的遺留“熱點”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)勢更加明顯；第三是本實驗初步實現(xiàn)了緩存的負載平衡。實驗按照兩個緩存處理能力相仿的假設(shè)進行負載平衡，雖然這樣的處理還遠不夠，但從一定程度解決了可預(yù)料的請求流量平衡。 本實驗進行的網(wǎng)絡(luò)緩存研究還存在許多有待改進之處，比如處理網(wǎng)絡(luò)訪問請求的并行性沒有考慮，程序優(yōu)化不夠，還可以根據(jù)訪問時間、訪問對象大小以及緩存命中的情況進行更深入的響應(yīng)時間的研究等等。從整體上看，實驗起到了提高命中