JP6020278B2 - 自律分散型キャッシュ配置制御システム - Google Patents
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Description
energy)を低減する省電力ネットワーク技術が知られている。
パケット数PPS(Packet Per Second))で示される。また、電力量は、電力と時間との積を積算した総量(ワット秒(W・sec)またはジュール(J))として求められる。なお、この明細書の開示においては、特に限定を要しないとき、単に電力と記載することもある。
ジュールJ/sec]は、経路変数
一実施の形態におけるシステム構成を示す図2を参照すると、自律分散型キャッシュ配置制御システム1は、次世代ネットワーク・アーキテクチャのキャッシュ配置技術であるCCN(Content Centric Networking)を適用可能である。
図3は、図2に示す一実施の形態の自律分散型キャッシュ配置制御システム1におけるノード3の構成を示す。
(Random Access Memory)と、立ち上げのためのブートプログラムを格納したROM(Read Only Memory)と、OS(Operating System)、各種アプリケーションプログラム、及び各種情報(データを含む)を書換え可能に格納する不揮発性のフラッシュメモリとしてのディスクと、通信インタフェースとしてのNIC(Network Interface Card)などとを備える。これらのハードウェア構成は、当業者が容易に理解でき、実施可能であるので、ここではこの構成の図示を省略している。
次に、一実施の形態の自律分散型キャッシュ配置制御システム1における処理例について、図2、図3及び関連図を併せ参照して説明する。
コンテンツの作成者または配信者が、オリジンサーバ4からバックボーンネットワーク(単に、ネットワークと記載することもある)2内にコンテンツ情報を広告(配信)する。
ト転送処理部32は、この配信木を遡るように、リクエスト転送テーブル33を作成する。
ユーザ利用のクライアント装置5からのコンテンツリクエスト(具体的には、Interest Packet)が各キャッシュノード3に上がってきた(到着した)ことを契機に、リクエスト転送処理部32は、該当コンテンツがキャッシュされているキャッシュノード3に辿り着くまで、リクエスト転送テーブル33を参照して、コンテンツリクエストを隣接ノードへ転送する。
ストが辿った経路と逆方向に該当コンテンツのデータを配信する。
該当コンテンツのデータを転送したキャッシュノード3では、データ転送部34は、LFU(Least Frequently Used)などの手法に従い、キャッシュメモリ36に該当データ
のキャッシュを実施する。
各キャッシュノード3では、各コンテンツのリクエストレートに対する閾値を、キャッシュ配置に伴う電力(キャッシュ配置電力)と、コンテンツ配信に伴う電力(トラフィック転送電力)との和が最小となるように、配信木上の親子関係のノード間の電力情報から自律的に設定する。
クエストレートの閾値は、
運用中のキャッシュ判定処理:
各キャッシュノード3において、コンテンツ毎のリクエストレートを計測し、計測したリクエストレートと閾値とに基づいて、コンテンツキャッシュ可否を判定する。そして、リクエストレートが閾値を上回る(超過する)コンテンツはキャッシュする。また、リクエストレートが閾値以下のコンテンツはキャッシュしない。
S81:各ノードにおいて、あるコンテンツのリクエストを受信する。
次に、上述した一実施の形態の自律分散型キャッシュ配置制御システム1における効果について説明する。
(1)電力特性(図9参照)
(2)対象ネットワーク:図10に示すトポロジの24個のノード
(3)コンテンツ数:10,000
(4)各コンテンツのオリジンサイト:一様分布に従い設定
(5)コンテンツサイズ:幾何分布に従い設定。平均コンテンツサイズは10Mbytesである。
(6)コンテンツの固定分割サイズ(Chunkサイズ):10Kbytes
(7)各拠点からのリクエスト発生量:100requests/sec
(8)コンテンツのリクエスト量分布:Zipf(α=1.2)分布に従い設定
(9)リクエスト発生分布:ポアソン分布に従い設定
(10)シミュレーション時間:7,200sec
また、本開示技術(Threshold-based Caching)の効果を次の2つの技術と比較する。
コンテンツ情報(リクエスト分布)を用いて最適設計されたキャッシュ配置箇所のみにコンテンツキャッシュを実施する。
全体のコンテンツ情報(リクエスト分布)を用いる最適キャッシュ配置技術と近い省電力効果が得られている。一方、LFU技術は、搭載されるメモリを最大限利用することからキャッシュ配置に伴う電力量が支配的になり、他の技術に比べて全体の平均消費電力量が大きくなる。
上述した一実施の形態における処理はコンピュータで実行可能なプログラムとして提供され、CD−ROMやフレキシブルディスクなどの非一時的コンピュータ可読記録媒体、さらには通信回線を経て提供可能である。
2 バックボーンネットワーク
3 ノード(キャッシュノード)
4 オリジンサーバ
5 クライアント装置
Claims (6)
- 省電力ネットワークを構成し、配信されるコンテンツのキャッシュ機能を有するノードであって;
コンテンツの配信ツリーに基づいて、第1階層ノードと前記第1階層ノードより下位の複数の第2階層ノードとを含む論理的なサブツリー構造を導出し;
前記サブツリー構造における前記第1階層ノードにコンテンツをキャッシュするときの第1の電力情報を算出し;
前記第1の電力情報と、前記サブツリー構造における前記第2階層ノードにより算出された、前記第2階層ノードにコンテンツをキャッシュするときの第2の電力情報とを比較して、前記第2階層ノードに対するコンテンツリクエストレートの閾値を算出し;
算出した前記閾値を前記第2階層ノードに設定制御し;
計測したコンテンツリクエストレートと前記閾値との大小関係に応じて、コンテンツのキャッシュ配置の可否を判定する;
ように構成されたプロセッサを備えるノード。 - 前記第1の電力情報及び前記第2の電力情報は、キャッシュ配置に伴う電力及びコンテンツ配信に伴うトラフィック転送電力から求められる第1の電力量及び第2の電力量である、
請求項1記載のノード。 - 前記第1の電力量及び前記第2の電力量の比較に基づいて、前記第1階層ノードまたは前記第2階層ノードへのキャッシュ配置の判定条件を定義し;
前記キャッシュ配置の判定条件を満足するコンテンツリクエストレートの変数を算出し;
算出した前記変数から前記コンテンツリクエストレートの閾値を算出する;
ように更に構成されたプロセッサを備える請求項2記載のノード。 - 前記配信ツリーはコンテンツのオリジンサイトをルートとする
請求項1記載のノード。 - 省電力ネットワークを構成し、配信されるコンテンツのキャッシュ機能を有するノードが実施するキャッシュ配置制御方法であって;
コンテンツの配信ツリーに基づいて、第1階層ノードと前記第1階層ノードより下位の複数の第2階層ノードとを含む論理的なサブツリー構造を導出し;
前記サブツリー構造における前記第1階層ノードにコンテンツをキャッシュするときの第1の電力情報を算出し;
前記第1の電力情報と、前記サブツリー構造における前記第2階層ノードにより算出された、前記第2階層ノードにコンテンツをキャッシュするときの第2の電力情報とを比較して、前記第2階層ノードに対するコンテンツリクエストレートの閾値を算出し;
算出した前記閾値を前記第2階層ノードに設定制御し;
計測したコンテンツリクエストレートと前記閾値との大小関係に応じて、コンテンツのキャッシュ配置の可否を判定する;
キャッシュ配置制御方法。 - 省電力ネットワークを構成し、配信されるコンテンツのキャッシュ機能を有するノードにおけるプロセッサにより実行されるプログラムであって;
コンテンツの配信ツリーに基づいて、第1階層ノードと前記第1階層ノードより下位の複数の第2階層ノードとを含む論理的なサブツリー構造を導出し;
前記サブツリー構造における前記第1階層ノードにコンテンツをキャッシュするときの
第1の電力情報を算出し;
前記第1の電力情報と、前記サブツリー構造における前記第2階層ノードにより算出された、前記第2階層ノードにコンテンツをキャッシュするときの第2の電力情報とを比較して、前記第2階層ノードに対するコンテンツリクエストレートの閾値を算出し;
算出した前記閾値を前記第2階層ノードに設定制御し;
計測したコンテンツリクエストレートと前記閾値との大小関係に応じて、コンテンツのキャッシュ配置の可否を判定する;
ことを含むプログラム。
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