基于三層交換的網(wǎng)絡緩存技術(shù)研究及仿真.pdf

1、網(wǎng)絡緩存技術(shù)就是通過在現(xiàn)有的Internet中增加一層新的網(wǎng)絡架構(gòu)，利用網(wǎng)絡對象訪問的特性，把訪問頻率高的少數(shù)對象近端保存，以達到減少網(wǎng)絡延遲，提高網(wǎng)絡訪問速度的目的。 網(wǎng)絡緩存的關(guān)鍵技術(shù)在于網(wǎng)絡緩存內(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)絡緩存服務器

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料的請求流量平衡。 本實驗進行的網(wǎng)絡緩存研究還存在許多有待改進之處，比如處理網(wǎng)絡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時間的研究等等。從整體上看，實驗起到了提高命中