Tối ưu hóa lưu trữ nội dung trong mạng ICN

Bài viết đã mô hình hóa việc lưu trữ nội dung thông qua bài toán Knapsack. Bài toán lữu trữ có hai mục tiêu: tối đa hóa lỉ lệ hit tại nút mạng hoặc tối thiểu lưu lượng nội dung trên đường truyền backhaul tương ứng với các bài toán max_hit hoặc min_transit. Từ giải thuật greedy giải bài toán quy hoạch tuyến tính xấp xỉ của bài toán Knapsack, bài viết đề xuất hai thuật toán loại bỏ nội dung đó là max_hit và min_transit. Mời các bạn cùng tham khảo!

+ӝL7KҧR4XӕF*LDYӅĈLӋQ7ӱ7UX\ӅQ7K{QJYj&{QJ1JKӋ7K{QJ7LQ(&,7 Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) TӔI ѬU HÓA LѬU TRӲ NӜI DUNG TRONG MҤNG ICN NguyӉn Quӕc Anh1, Võ Thӏ Lѭu Phѭѫng2, Lê Tuҩn Anh3 Khoa Cơng NghӋ Thơng Tin, Hӑc viӋn Bѭu Chính ViӉn Thơng, CN HCM Khoa Công NghӋ Thông Tin, ĈH Quӕc TӃ, ĈHQG HCM Khoa Công NghӋ Thông Tin, ĈH Thӫ Dҫu Mӝt Emails: nqa.it.dlu@gmail.com, vtlphuong@hcmiu.edu.vn, letuanh@tdmu.edu.vn Abstract—Ngày nay, viӋc sӱ dөng Internet ÿang chuyӇn tӯ viӋc truyӅn dӳ liӋu giӳa máy tính ÿҫu cuӕi sang viӋc trao ÿәi nӝi dung theo hѭӟng ngѭӡi dùng mӝt cách mҥnh mӁ KiӃn trúc cӫa mҥng Information Centric Network (ICN) ÿӡi nhҵm ÿáp ӭng nhu cҫu ÿang mӝt lƭnh vӵc nghiên cӭu sôi ÿӝng hiӋn thӃ giӟi Trong kiӃn trúc ICN, nӝi dung ÿѭӧc lѭu trӳ tҥi nút trung gian (in-network caching), ÿó ngѭӡi dùng truy xuҩt nӝi dung tҥi nút trung gian thay phҧi truy cұp ÿӃn máy chӫ gӕc ÿӅ tҧi nӝi dung Do ÿó, chҩt lѭӧng cӫa viӋc truyӅn dӳ liӋu mҥng ICN sӁ cao hѫn Bài toán tӕi ѭu lѭu trӳ nӝi dung nút mҥng ICN sӁ ÿѭӧc nghiên cӭu báo Chúng tơi sӁ ÿӅ xuҩt hai thuұt tốn nhҵm tӕi ѭu hóa khҧ lѭu trӳ cӫa ICN dӵa viӋc tӕi ÿa hóa tӍ lӋ hit tӕi ѭu hóa lѭu lѭӧng dӳ liӋu ÿѭӡng truyӅn backhaul Chúng tơi cịn xây dӵng mӝt chѭѫng trình mơ phӓng nhҵm hiӋn thӵc hóa thuұt tốn ÿã ÿӅ xuҩt Thơng qua ÿó thӇ hiӋn rõ hiӋu quҧ ÿҥt ÿѭӧc cӫa thuұt toán KӃt quҧ thu ÿѭӧc tӯ hai thuұt toán ÿӅ xuҩt sӁ so sánh vӟi nhӳng thuұt toán lѭu trӳ ÿang ÿѭӧc sӱ dөng hiӋn ÿó LCE-LRU LCE-LFU ÿã ÿѭӧc ÿӅ xuҩt nhѭ: TRIAD [1], ROFL [2], DONA [3], PSIRP [4], CCN [5], COMET [6], CONVERGENCE [7], NDN [8], SAIL [9], PURSUIT [10], v.v Lѭu trӳ nӝi dung (in-network caching) mӝt chӭc quan trӑng kiӃn trúc ICN Bҵng cách lѭu trӳ nӝi dung phә biӃn nút mҥng ICN gҫn ngѭӡi dùng, ngѭӡi dùng chӍ tҧi nӝi dung tҥi nút mҥng ÿó thay phҧi truy xuҩt ÿӃn máy chӫ gӕc Khҧ lѭu trӳ cӫa nút ICN có hҥn, ÿó lѭu trӳ nӝi dung cho có hiӋu quҧ nhҩt mӝt chӫ ÿӅ nghiên cӭu quan trӑng [11, 12] Hѫn nӳa viӋc triӇn khai cѫ chӃ lѭu trӳ nӝi dung cNJng sӁ mӣ khҧ phӕi hӧp viӋc tӕi ѭu ÿӏnh tuyӃn, chuyӇn tiӃp quҧn lý lѭu trӳ nӝi dung mҥng Các nghiên cӭu gҫn ÿây ÿã chӍ rҵng giҧi Keywords —ICN, in-network caching, toán Knapsack thuұt lѭu trӳ thông minh sӁ cҧi thiӋn hiӋu lѭu trӳ mӝt I GIӞI THIӊU cách ÿáng kӇ [13][14][15] Qua nhiӅu năm phát triӇn vӟi cѫ sӣ hҥ tҫng tồn cҫu Internet phân phӕi mӝt lѭӧng lӟn thơng tin cho hàng tӍ thiӃt bӏ kӃt nӕi Hàng nghìn tӍ trang web exabytes nӝi dung ÿӵӧc chuyӇn hàng năm Ngѭӡi dùng ngày hӭng thú hѫn vӟi viӋc nhұn nӝi dung tӭc thӡi tӯ mӝt nѫi lѭu trӳ ÿó hѫn viӋc truy cұp vào mӝt mӝt hӋ thӕng máy tính cө thӇ (host hoһc server) Tuy nhiên thӵc tӃ, Internet vүn dӵa vào mơ hình giao tiӃp host-centric yêu cҫu ngѭӡi dùng phҧi chӍ ÿӏnh rõ khơng chӍ thơng tin muӕn nhұn, mà cịn ÿӏa chӍ ÿҫu cuӕi NӃu khơng có chӭc add-on ÿѭӧc thêm vào cѫ chӃ cӫa Internet không thӇ xác ÿӏnh lҩy thông tin yêu cҫu tӯ nguӗn tӕi ѭu nhҩt, trӯ ngѭӡi dùng sӱ dөng mӝt cách thӭc ÿó ÿӇ xác ÿӏnh vӏ trí tӕi ѭu lҩy nӝi dung cҫn thiӃt Do ÿó mà kiӃn trúc Information-Centric Networking (ICN) ÿӡi là mӝt ӭng cӱ viên ÿҫy hӭa hҽn thay cho kiӃn trúc truyӅn thӕng cӫa Internet ICN ÿang nhұn ÿѭӧc rҩt nhiӅu sӵ quan tâm cӫa giӟi nghiên cӭu gҫn ÿây Mӝt sӕ kiӃn trúc ICN Thuұt toán lѭu trӳ phә biӃn thѭӡng ÿѭӧc dùng cho ICN leave-copy-everywhere (LCE) [16] Mӝt bҧn cӫa mӛi nӝi dung ÿѭӧc yêu cҫu chuyӇn tӟi ngѭӡi dùng sӁ ÿѭӧc nhân rӝng tҥi mӛi nút mҥng mà nӝi dung ÿó ÿi qua ÿѭӡng ÿӃn vӟi ngѭӡi dùng Khi nӝi dung yêu cҫu trùng khӟp tҥi nút mҥng cҩp l hoһc máy chӫ gӕc bҧn cӫa nӝi dung sӁ ÿѭӧc lѭu trӳ tҥi tҩt cҧ nút mҥng trung gian (cҩp l-1, …, 1) ÿѭӡng trӣ vӅ cӫa nӝi dung Phѭѫng pháp sӁ gây sӵ dѭ thӯa tiêu tӕn tài nguyên cӫa nút mҥng Bên cҥnh ÿó, nút mҥng lѭu trӳ có thӇ sӱ dөng nhӳng thuұt tốn loҥi bӓ nӝi dung khơng cҫn thiӃt lѭu trӳ nhѭ: least recently used (LRU) [17], least frequently used (LFU) [18] Thuұt toán LRU ÿѭӧc  ISBN: 978-604-67-0635-9 18 Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) +ӝL7KҧR4XӕF*LDYӅĈLӋQ7ӱ7UX\ӅQ7K{QJYj&{QJ1JKӋ7K{QJ7LQ(&,7 sӱ dөng rӝng rãi ÿӇ thay thӃ nӝi dung tҥi nút mҥng Khi Gӑi ݀௠ yêu cҫu cӫa ngѭӡi dùng cho nӝi dung thӭ ݉ mӝt nӝi dung mӟi cҫn ÿѭӧc lѭu trӳ, nút mҥng sӁ thay thӃ nӝi khoҧng thӡi gian ÿang xét Khi ngѭӡi dùng gӱi yêu cҫu dung ÿѭӧc yêu cҫu gҫn ÿây nhҩt bҵng nӝi dung mӟi Trong vӅ nӝi dung ݉ tӟi nút mҥng, nӃu nhѭ nӝi dung ݉ ÿã ÿѭӧc lѭu thuұt tốn viӋc tìm kiӃm thay thӃ ÿѭӧc thӵc hiӋn liên trӳ tҥi nút mҥng trѭӟc ÿó sӁ ÿѭӧc gӱi trҧ vӅ cho tөc Trong ÿó, thuұt tốn LFU tҥo bӝ ÿӃm cho mӛi nӝi ngѭӡi dùng Ngѭӧc lҥi, nӝi dung ݉ sӁ ÿѭӧc tҧi vӅ tӯ mӝt nút dung ÿang ÿѭӧc lѭu trӳ Giá trӏ cӫa bӝ ÿӃm tăng lên nӃu cha vӟi chi phí ܿ௠ cho mӛi ÿѫn vӏ nӝi dung nӝi dung ÿѭӧc yêu cҫu Khi cҫn lѭu trӳ mӝt nӝi dung mӟi, nút Dӵa vào nhu cҫu cӫa ngѭӡi dùng, ÿѭa hai mҥng sӁ loҥi bӓ nӝi dung ÿѭӧc yêu cҫu nhҩt (có giá trӏ bӝ mөc tiêu cҫn phҧi tӕi ѭu hóa vҩn ÿӅ lѭu trӳ nӝi ÿӃm nhӓ nhҩt) Tuy nhiên viӋc triӇn khai lҥi tӕn bӣi dung vӟi ràng buӝc ÿã trình bày: 1) Tӕi ÿa hóa tӍ lӋ hit tҥi thuұt tốn khơng hӛ trӧ viӋc tìm kiӃm thay thӃ liên tөc nút lѭu trӳ, 2) Tӕi ѭu hóa lѭu lѭӧng nӝi dung tҧi xuӕng tӯ mӝt khoҧng thӡi gian cөm nút cha ĈӇ thӵc hiӋn mөc tiêu ÿҫu tiên, cҫn tӕi ÿa hóa Trong báo chúng tơi mơ hình hóa viӋc lѭu trӳ nӝi dung thơng qua tốn Knapsack [19] Bài tốn lѭu trӳ có hai mөc tiêu: tӕi ÿa hóa tӍ lӋ hit tҥi nút mҥng hoһc tӕi thiӇu lѭu lѭӧng nӝi dung ÿѭӡng truyӅn backhaul tѭѫng ӭng vӟi toán max_hit hoһc min_transit Tӯ giҧi thuұt greedy giҧi toán quy hoҥch tuyӃn tính xҩp xӍ cӫa tốn Knapsack, chúng tơi ÿӅ xuҩt hai thuұt tốn loҥi bӓ nӝi dung, ÿó max_hit min_transit biӇu thӭc σ௠‫א‬ெ ݀௠ ‫ݔ‬௠ Bài toán tӕi ÿa hoá sӕ lѭӧng hit ÿѭӧc mô tҧ nhѭ sau: (max_hit) ƒšǤ ෍ •–Ǥ ෍ ௠‫א‬ெ ௠‫א‬ெ ݀௠ ‫ݔ‬௠  ‫ݏ‬௠ ‫ݔ‬௠ ൑ ܵǡ ‫ א ݔ‬ሼͲǡͳሽǤ Mӝt chѭѫng trình mơ phӓng ÿѭӧc chúng tơi xây dӵng ÿӇ so sánh thuұt toán ÿѭӧc ÿӅ xuҩt vӟi thuұt toán truyӅn thӕng khác nhѭ leave-copy-everywhere vӟi LRU hoһc LFU (LCE+LRU, LCE+LFU) KӃt quҧ thu ÿѭӧc cho thҩy thuұt tốn mà chúng tơi ÿӅ xuҩt hoҥt ÿӝng tӕt hѫn so vӟi thuұt toán truyӅn thӕng ÿiӅu kiӋn so sánh Vӟi mөc tiêu thӭ hai, ÿӇ tӕi ѭu hóa lѭu lѭӧng nӝi dung giӳa nút lѭu trӳ ÿang xét cөm nút cha ta cҫn tӕi thiӇu biӇu thӭc σ௠‫א‬ெ ݀௠ ‫ݏ‬௠ ܿ௠ ሺͳ െ ‫ݔ‬௠ ሻ ĈiӅu tѭѫng ÿѭѫng vӟi viӋc tӕi ÿa hóa biӇu thӭc σ௠‫א‬ெ ݀௠ ‫ݏ‬௠ ܿ௠ ‫ݔ‬௠ Do ÿó mөc tiêu tӕi thiӇu hóa lѭu lѭӧng nӝi dung ÿѭӧc thӇ hiӋn qua toán sau: (min_transit) Phҫn lҥi cӫa báo ÿѭӧc tә chӭc nhѭ sau: Phҫn II giӟi thiӋu chung vӅ mơ hình tӕi ѭu hóa cӫa thuұt tốn lѭu trӳ Phҫn III mơ tҧ cө thӇ thuұt toán lѭu trӳ ÿã ÿӅ xuҩt KӃt quҧ mơ phӓng ÿѭӧc trình bày phҫn IV phҫn V phҫn kӃt luұn ƒšǤ ෍ •–Ǥ ෍ II Ĉӄ XUҨT GIҦI THUҰT LѬU TRӲ ௠‫א‬ெ ௠‫א‬ெ ݀௠ ‫ݏ‬௠ ܿ௠ ‫ݔ‬௠  ‫ݏ‬௠ ‫ݔ‬௠ ൑ ܵǡ ‫ א ݔ‬ሼͲǡͳሽǤ Xét mӝt tұp hӧp ‫ ܯ‬bao gӗm nӝi dung ÿѭӧc lѭu trӳ tҥi III PHÂN TÍCH GIҦI THUҰT mӝt nút mҥng ÿѫn có khҧ lѭu trӳ tӟi ܵ MB Cѫ chӃ lѭu Vҩn ÿӅ tӕi ÿa hóa tӍ lӋ hit tҥi nút lѭu trӳ tӕi ѭu hóa lѭu trӳ ӣ ÿây lѭu trӳ hồn toàn, tӭc nӝi dung ÿѭӧc lѭu trӳ vӟi ÿҫy ÿӫ thơng tin, kích thѭӟc khơng bӏ phân mҧnh Ký lѭӧng nӝi dung tҧi xuӕng tӯ cөm nút cha thұt hiӋu kích thѭӟc cӫa nӝi dung ݉ ‫ݏ‬௠ Ĉһt ‫ݔ‬௠ biӃn nhӏ phân toán Knapsack biӇu thӏ nӝi dung ݉ có ÿѭӧc lѭu trӳ tҥi nút mҥng hay khơng Tәng dung lѭӧng cӫa nӝi dung ÿѭӧc lѭu trӳ nút phҧi tốn Knapsack Kích thѭӟc cӫa mӛi nӝi dung m sm Giá bӏ giӟi hҥn bӣi khҧ lѭu trӳ cӫa nút: σ௠‫א‬ெ ‫ݏ‬௠ ‫ݔ‬௠ ൑ ܵ trӏ cӫa nӝi dung cӫa ݉ (max_hit) (min_transit) tѭѫng Mөc tiêu (max_hit) (min_transit) cNJng lӡi giҧi cho ӭng lҫn lѭӧt ݀௠ ݀௠ ‫ݏ‬௠ ܿ௠ toán Knapsack toán  19 +ӝL7KҧR4XӕF*LDYӅĈLӋQ7ӱ7UX\ӅQ7K{QJYj&{QJ1JKӋ7K{QJ7LQ(&,7 Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) quy hoҥch tuyӃn tính có ÿӝ phӭc tҥp theo hàm mNJ ÿó cҫn có nút mҥng ICN cө thӇ, nhұn ÿѭӧc yêu cҫu cho nӝi dung m thuұt toán xҩp xӍ ÿӇ giҧi Thuұt toán greedy giҧi quyӃt toán tӯ ngѭӡi dùng, sӁ có hai trѭӡng hӧp xҧy Trѭӡng hӧp ÿҫu quy hoҥch tuyӃn tính xҩp xӍ Theo ÿó, tҩt cҧ nӝi dung sӁ tiên: dach sách lѭu trӳ cӫa nút mҥng có nӝi dung m, lúc m ÿѭӧc sҳp xӃp theo chiӅu giҧm dҫn theo giá trӏ cӫa ÿѫn vӏ nӝi sӁ ÿѭӧc trҧ vӅ cho ngѭӡi dùng, ÿӗng thӡi dm tăng thêm 1, hit- dung ÿѭӧc tính bҵng “ ୥୧ž୲୰ዋ୬ዒ୧ୢ୳୬୥ ୩Àୡ୦୲୦ዛዔୡ୬ዒ୧ୢ୳୬୥ counter cNJng tăng thêm ÿѫn vӏ Trѭӡng hӧp thӭ hai: nӝi dung ” Các nӝi dung sӁ ÿѭӧc m không ÿѭӧc lѭu trӳ tҥi ÿây, ÿó bӝ ÿӃm miss-counter sӁ lѭu trӳ tҥi nút mҥng theo chiӅu giҧm dҫn giá trӏ ÿã nêu cho ÿӃn tăng lên chuyӇn tiӃp yêu cҫu ÿӃn nút mҥng khác Khi nӝi nút mҥng ÿҫy Vì kích thѭӟc cӫa nӝi dung nhӓ hѫn rҩt dung m ÿѭӧc ÿѭӧc trҧ vӅ cho ngѭӡi dùng, sӁ ÿi qua nút nhiӅu so vӟi khҧ lѭu trӳ cӫa nút mҥng, nên viӋc thӵc hiӋn mҥng ÿang xét, tҥi thӡi ÿiӇm này, nút mҥng sӁ quyӃt ÿӏnh xem giҧi thuұt xҩp xӍ cách tӕi ѭu ÿӇ giҧi quyӃt tốn Knapsack có nên lѭu trӳ nӝi dung ݉ hay khơng NӃu bӝ nhӟ cịn dѭ cӫa Nút mҥng ICN sӁ ln trì mӝt danh sách nӝi nút mҥng vүn lӟn hѫn kích thѭӟc cӫa nӝi dung m sӁ ÿѭӧc dung mà ÿang lѭu trӳ Mӛi nӝi dung ݉ sӁ có bӕn thông sӕ, lѭu trӳ lұp tӭc danh sách lѭu trӳ sӁ ÿѭӧc cұp nhұt ÿӗng thӡi Ngѭӧc lҥi, nút mҥng sӁ tính tốn giá trӏ nhӓ nhҩt thѭӟc ‫ݏ‬௠ chi phí ܿ௠ Vӟi thuұt tốn (max_hit), thông tin nӝi theo hàm sӕ ݂ሺܿ௠ ǡ ݀௠ ǡ ‫ݏ‬௠ ሻ cӫa mӛi nӝi dung ÿang ÿѭӧc lѭu ÿó là: tên nӝi dung-contentID, sӕ lҫn ÿѭӧc yêu cҫu ݀௠ , kích dung có giá trӏ ௗ೘ ௦೘ trӳ Sau ÿó, nӝi dung có giá trӏ nhӓ nhҩt sӁ bӏ loҥi bӓ lұp lӟn nhҩt sӁ ÿѭӧc lѭu trӳ tҥi nút mҥng ÿang tӭc cho ÿӃn bӝ nhӟ trӕng cӫa nút mҥng lӟn hѫn hoһc bҵng xét Còn vӟi thuұt tốn (min_transit), nӝi dung nӝi dung có giá vӟi kích thѭӟc cӫa nӝi dung ݉ Sau ÿó, m sӁ ÿѭӧc lѭu trӳ tҥi trӏ ݀௠ ܿ௠ lӟn nhҩt sӁ ÿѭӧc chӑn Khi ngѭӡi dùng gӱi yêu cҫu nút mҥng Giá trӏ nhӓ nhҩt cӫa nӝi dung theo hàm sӕ cho nӝi dung m, nút mҥng nhұn ÿѭӧc sӁ tìm kiӃm danh trùng khӟp vӟi tên nӝi dung ÿѭӧc u cҫu nӝi dung ÿó sӁ ݂ሺܿ௠ ǡ ݀௠ ǡ ‫ݏ‬௠ ሻ sӁ ÿѭӧc tính tốn mӛi lҫn lѭu trӳ ݉ ÿѭӧc gӱi ÿӃn cho ngѭӡi dùng bҵng ÿѭӡng mà gói tin hӧp tác giӳa nút mҥng ĈiӅu ÿѭӧc thӵc hiӋn thông qua yêu cҫu ÿӃn Lúc này, giá trӏ ݀௠ cӫa nӝi dung sӁ tăng lên mӝt, giá trӏ ܿ௠ Xét mӝt vùng mҥng bao gӗm nhiӅu nút mҥng Khi sách nӝi dung cӫa mình, nӃu tên nӝi dung danh sách Thuұt tốn (min_transit) thuұt tốn có tính ÿӃn khҧ thông sӕ sӁ tăng lên mӛi nӝi dung ݉ ÿѭӧc yêu cҫu tҥi mӝt nút mҥng nhұn ÿѭӧc yêu cҫu cho nӝi dung ݉ không ÿѭӧc nút mҥng mà ÿѭӧc lѭu trӳ Bên cҥnh ÿó, mӛi nút mҥng lѭu trӳ tҥi nút mҥng ÿó bҳt buӝc phҧi gӱi yêu cҫu tӟi cNJng có hai bӝ ÿӃm hit-counter miss-counter ÿӇ ghi nhұn nút mҥng hàng xóm khác Nӝi dung ݉ ÿѭӧc gӱi trҧ vӅ cho nút lҥi sӕ lҫn mà nút mҥng có thӇ ÿáp ӭng yêu cҫu cӫa ngѭӡi dùng mҥng ÿang xét tӯ nút mҥng khác vӟi chi phí ܿ௠ khác Mӛi nӝi dung yêu cҫu ÿã ÿѭӧc ÿѭӧc lѭu trӳ tҥi nút mҥng Trong thuұt tốn (min_transit), nӝi dung nӝi dung có giá ÿang xét nút mҥng có thӇ hӗi ÿáp lҥi yêu cҫu ngѭӡi dùng trӏ ݀௠ ܿ௠ lӟn nhҩt sӁ ÿѭӧc chӑn ĈiӅu có nghƭa nӝi dung lұp tӭc giá trӏ hit-counter sӁ tăng lên Ngѭӧc lҥi, m vӟi ܿ௠ cao sӁ ÿѭӧc lѭu trӳ tҥi nút mҥng Bӣi giá trӏ nút mҥng khơng lѭu trӳ nӝi dung ÿѭӧc yêu cҫu giá trӏ miss- vӟi ܿ௠ cao, chӭng tӓ nӝi dung ݉ ÿӃn ÿѭӧc lѭu trӳ tҥi mӝt nút counter tҥi nút mҥng sӁ tăng lên, ÿӗng thӡi yêu cҫu tӯ mҥng nҵm cách xa nút mҥng ÿang xét Do vұy ÿӇ hҥn chӃ lѭu ngѭӡi dùng sӁ ÿѭӧc chuyӇn tiӃp tӟi mӝt nút mҥng tiӅm lѭӧng nӝi dung truyӅn tҧi ÿҧm bҧo băng thơng nӝi dung khác m nên ÿѭӧc lѭu trӳ cho nhӳng lҫn yêu cҫu sau Trong trѭӡng hӧp nӃu nút mҥng vùng khơng có nӝi dung m Trong thuұt tốn (max_hit), tӍ lӋ hit nӝi dung tҥi nút mà phҧi gӱi u cҫu ngồi mҥng Internet ݉ sӁ ÿѭӧc ѭu mҥng sӁ ÿѭӧc tӕi ÿa hóa (ÿӗng nghƭa vӟi viӋc tӕi thiӇu hóa tӍ lӋ tiên lѭu trӳ tҥi nút mҥng ÿang xét ÿӇ tránh tiêu tӕn băng thông miss nӝi dung) tӕi thiӇu hóa lѭu lѭӧng nӝi dung truyӅn tҧi tӯ cөm nút khác vӟi thuұt toán (min_transit) Ta xét mӝt  20 +ӝL7KҧR4XӕF*LDYӅĈLӋQ7ӱ7UX\ӅQ7K{QJYj&{QJ1JKӋ7K{QJ7LQ(&,7 Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) nhұn nӝi dung tӯ mҥng Internet cho nhӳng lҫn yêu cҫu sau dung chӑn tӯ cөm nút cha Ĉây nӝi dung nҵm khoҧng tӯ ÿӃn 4.000 cӫa cөm nút mҥng Do ÿó sӕ lѭӧng nӝi dung ÿѭӧc khӣi tҥo tҥi nút mҥng ÿѫn lӟn hѫn bé hѫn Thuұt toán max_hit min_transit 1: Khӣi tҥo danh sách ‫;ܮ‬ 2: WHILE {mӝt ngѭӡi dùng gӣi mӝt yêu cҫu nӝi dung ݉} 3: IF (݉ ‫)ܮ א‬ 4: gӣi nӝi dung ݉ ÿӃn ngѭӡi dùng; 5: ELSE 6: ‫ ܮ‬ൌ ‫ ܮ‬൅ ሼ݉ሽ; \* lѭu ݉ *\ 7: WHILE (‫݁ݖ݅ݏ‬ሺ‫ܮ‬ሻ ൐ ܵ) 8: ‫ ܮ‬ൌ ‫ ܮ‬െ ƒ”‰ ‹௜‫א‬௅ ݂ሺܿ௜ ǡ ݀௜ ǡ ‫ݏ‬௜ ሻ ; \* loҥi bӓ 9: nӝi dung ‫ ܮ‬vӟi giá trӏ ݂ሺܿ௜ ǡ ݀௜ ǡ ‫ݏ‬௜ ሻ nhӓ 10: nhҩt *\ 11: ENDWHILE; 12: ENDIF 13: ENDWHILE 14: 4,000 thӓa ÿiӅu kiӋn tәng kích thѭӟc nӝi dung nhӓ phҧi hѫn khҧ lѭu trӳ tҥi nút ÿang xét 10 GB ĈӇ thӵc hiӋn ÿo lѭӡng ÿánh giá, chѭѫng trình mơ phӓng sӁ tҥo 5*105 gói tin khoҧng thӡi gian gҫn mӝt ngày cӫa q trình mơ phӓng, tӭc cӭ mӛi giây gói tin sӁ ÿѭӧc tҥo Các gói tin ÿҥi diӋn cho yêu cҫu cӫa ngѭӡi dùng gӱi tӟi máy chӫ ÿӇ yêu cҫu thông tin nӝi dung cҫn thiӃt Chúng sӁ ÿѭӧc gӱi lҫn lѭӧt ÿӃn nút mҥng ÿѫn, sau 2.000 lҫn gӱi ÿҫu tiên sӁ tiӃn hành ÿo lѭӡng Tӭc sau khoҧng thӡi gian khӣi ÿӝng vӟi 2.000 gói tin, chѭѫng trình sӁ tính tốn tӍ lӋ miss, hit, lѭu lѭӧng nӝi dung tӯ gói tin thӭ 2.001 Trong q trình gӱi 2.000 gói tin ÿҫu tiên, nút mҥng thӵc hiӋn thuұt toán ÿã ÿӅ xuҩt ÿӇ lѭu trӳ nӝi dung phù hӧp cNJng nhѭ loҥi bӓ IV KӂT QUҦ MƠ PHӒNG Chѭѫng trình mơ phӓng ÿѭӧc xây dӵng nhҵm ÿo lѭӡng nӝi dung không cҫn thiӃt ViӋc ÿѭӧc thӵc hiӋn dӵa vào hiӋu quҧ cӫa thuұt toán ÿã ÿӅ xuҩt ViӋc ÿánh giá sӁ dӵa ContentID cӫa mӛi nӝi dung m Sau khoҧng thӡi gian khӣi kӃt quҧ cӫa ba thông sӕ: tӍ lӋ hit, tӍ lӋ miss lѭu lѭӧng ÿӝng này, danh sách nӝi dung cӫa nút mҥng ÿã ÿѭӧc cұp nhұt nӝi dung truyӅn tҧi Trong q trình mơ phӓng, giҧ tѭѫng ÿӕi әn ÿӏnh ÿӏnh rҵng tӗn tҥi nút mҥng ÿѫn mӝt cөm nút mҥng ContentID gói tin yêu cҫu ÿѭӧc tҥo mӝt cách Cөm nút mҥng có thӇ trҧ lӡi cho tҩt cҧ yêu cҫu tӯ ngүu nhiên theo phân phӕi xác suҩt, cө thӇ theo hàm phân ngѭӡi dùng Ĉây nѫi ÿҥi diӋn cho máy chӫ lѭu trӳ phӕi Zipf, ÿây mӝt phân phӕi quy tҳc lNJy thӯa vӟi thông sӕ Internet Còn nút mҥng ÿѫn sӁ nѫi nhұn tҩt cҧ yêu cҫu ߙ thay ÿәi ߙ lӟn tҫn sӕ xuҩt hiӋn mӝt sӕ ContentID nӝi dung ÿӃn tӯ ngѭӡi dùng khác Nó ÿҥi diӋn cho lӟn Trong chѭѫng trình mơ phӓng, chúng tơi sӱ dөng giá máy chӫ biên ӣ gҫn vӟi ngѭӡi dùng nhҩt Khi gói tin trӏ ߙ khoҧng tӯ 0.4 ÿӃn 1.1 ÿӇ xác ÿӏnh tӍ lӋ hit, tӍ lӋ miss yêu cҫu tӯ ÿѭӧc chuyӇn tӟi sӁ thông qua máy chӫ biên ÿӇ lѭu lѭӧng nӝi dung Trên Inernet, hàm phân phӕi Zipf có ngồi mҥng, ÿó ÿây nѫi ÿҫu tiên nhұn ÿѭӧc yêu tҫn suҩt xuҩt hiӋn rҩt lӟn Nó có mһt mҥng Internet tӯ cҫu vӅ nӝi dung mӛi AS Và cNJng sӁ nhұn nӝi dung cҩp ÿӝ ÿӏnh tuyӃn nӝi dung giӳa vùng khác cho ÿӃn hӗi ÿáp tӯ cөm nút mҥng khác ÿӇ trҧ vӅ cho ngѭӡi dùng kinh tӃ xã hӝi Ĉây lý ContentID ÿѭӧc tҥo theo hoһc trҧ lӡi bҵng nӝi dung ÿang lѭu trӳ nӃu trùng khӟp vӟi hàm Zipf Các ContentID ÿóng vai trị u cҫu tӯ u cҫu cӫa ngѭӡi dӫng Do vұy, viӋc lѭu trӳ nӝi dung ӣ ngѭӡi dùng gӱi tӟi nút mҥng trình mơ phӓng TӍ lӋ nút mҥng ÿѫn ÿóng vai trị rҩt quan trӑng q trình hoҥt hit, miss lѭu lѭӧng nӝi dung cӫa thuұt tốn ÿѭӧc tính tốn ÿӝng cӫa mҥng ICN Trong q trình mơ phӓng, giҧ dӵa sӕ lҫn trùng khӟp cӫa ContentID yêu cҫu sӱ rҵng cөm nút mҥng chӭa ÿӃn 10.000 thông tin nӝi dung ContentID danh sách nӝi dung lѭu trӳ cӫa nút mҥng KӃt Khҧ lѭu trӳ cӫa mӛi nút mҥng ÿѫn 10 TB kích quҧ thu ÿѭӧc tӯ hai thuұt tốn ÿӅ xuҩt sӁ so sánh vӟi nhӳng thѭӟc cӫa mӛi nӝi dung mӝt sӕ nҵm khoҧng ÿӃn 10 GB Ban ÿҫu nút mҥng ÿѫn có thӇ chӭa mӝt danh sách nӝi  21 Hội Thảo Quốc Gia 2015 Điện Tử, Truyền Thông Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) +ӝL7KҧR4XӕF*LDYӅĈLӋQ7ӱ7UX\ӅQ7K{QJYj&{QJ1JKӋ7K{QJ7LQ(&,7 thuұt toán lѭu trӳ ÿang ÿѭӧc sӱ dөng hiӋn ÿó LCE-LRU (min_transit) có lѭu lѭӧng truyӅn tҧi thҩp nhҩt bӕn thuұt LCE-LFU tốn Nhìn mӝt cách tәng quan, hiӋu suҩt lѭu trӳ nӝi dung tҥi nút mҥng ÿѫn sӁ tăng Ƚ tăng Vӟi giá trӏ Ƚ lӟn sӵ chênh Sau thӵc hiӋn mô phӓng, kӃt quҧ thu ÿѭӧc cho thҩy lӋch giӳa thuұt tốn khơng nhiӅu Ta cNJng nhұn thҩy hai thuұt toán ÿӅ xuҩt hoҥt ÿӝng tӕt hѫn so vӟi giҧi thuұt LCE- rҵng thuұt toán lѭu trӳ LCE vӟi LRU thӇ hiӋn hiӋu quҧ LRU LCE-LFU Trong Hình 1, thuұt tốn (max_hit) có tӍ lӋ thҩp nhҩt tҩt cҧ trѭӡng hӧp Riêng thuұt toán LCE hit cao hѫn hҷn so vӟi ba thuұt tốn cịn lҥi Vì vұy tӍ lӋ miss vӟi LFU mһc kӃt quҧ thҩp hѫn (max_hit) nӃu mөc tiêu cӫa thuұt tốn (max_hit) ln ln thҩp nhҩt thuұt tӕi ÿa tӍ lӋ hit, nhѭng lҥi tӕt hiӋu quҧ hѫn (min_transit) Cịn tốn lѭu trӳ ÿang ÿѭӧc mơ phӓng (xem Hình 2) Ví dө, vӟi nӃu mөc tiêu ÿһt tӕi thiӇu hóa lѭu lѭӧng nӝi dung truyӅn Ƚ ൌ ͲǤͷ, tӍ lӋ hit cӫa (max_hit) 53.1%, LCE+LRU tҧi LCE+LFU tӋ hѫn (min_transit) nhѭng lҥi tӕt hѫn 28.8% LFU 42.5% (max_hit) Vì vұy, LCE+LFU có thӇ xem nhѭ phѭѫng pháp tҥm thӡi ÿӇ lѭu trӳ nӝi dung nӃu nhѭ nút mҥng chѭa ÿѭӧc triӇn khai mơ hình tӕi ѭu hóa lѭu trӳ thơng tin, nӝi dung Hình T͑ l͏ hit theo ߙ Hình L˱u l˱ͫng n͡i dung theo ߙ V KӂT LUҰN Khi mà lѭu lѭӧng nӝi dung ÿang ngày mӝt tăng lên viӋc xây dӵng mӝt tốn tӕi ѭu cho viӋc lѭu trӳ nӝi dung phân tán mӝt vҩn ÿӅ cҩp thiӃt xây dӵng mơ hình mҥng ICN Bài báo ÿѭa nhӳng nghiên cӭu ÿӇ xây dӵng mӝt thuұt tốn có khҧ tính tốn tӕi ѭu cho viӋc lѭu trӳ phân tán nӝi dung node mҥng cӫa ICN Chúng ÿã ÿӅ xuҩt mơ hình tӕi ѭu hóa viӋc lѭu trӳ nӝi dung kiӃn trúc mҥng ICN Mөc ÿích cӫa thuұt tốn ÿѭӧc ÿӅ xuҩt tӕi ѭu hóa tӍ lӋ hit giҧm thiӇu lѭu lѭӧng vұn chuyӇn nӝi dung ÿѭӧc yêu cҫu Dӵa viӋc giҧi quyӃt tốn Knapsack, chúng tơi giӟi thiӋu hai thuұt tốn lѭu trӳ cho mӝt nút mҥng ÿó (max_hit) (min_transit) Tӯ kӃt quҧ sӕ liӋu cho thҩy hai thuұt tốn ÿѭӧc ÿӅ xuҩt có hiӋu quҧ nәi trӝi hѫn so vӟi thuұt toán lѭu trӳ truyӅn thӕng LCE+LRU LCE+LFU Hình T͑ l͏ miss theo ߙ Hình mơ tҧ lѭu lѭӧng nӝi dung truyӅn tҧi suӕt q trình thӵc hiӋn mơ phӓng cӫa bӕn thuұt toán vӟi giá trӏ Ƚ khác KӃt quҧ thu ÿѭӧc cNJng cho thҩy rҵng thuұt toán  22 HộiHội Thảo Quốc Tử, Truyền ThôngvàvàCông CôngNghệ Nghệ Thông (ECIT 2015) Thảo QuốcGia Gia2015 2015về Điện Điện Tử, Truyền Thông Thông Tin Tin (ECIT 2015) ACKNOWLEDGMENT TS Võ Th Lu Phng tác gi chu trách nhim Nghiên cu c tài tr bi i hc Quc gia Thành ph H Chí Minh (HQG-HCM) khn kh  tài mã s C2015-28-01 [12] [13] TÀI LIU THAM KHO [1] Stanford University TRIAD project [Online] Available: http://www-dsg.stanford.edu/triad/ [2] M Caesar, T Condie, J Kannan, K Lakshminarayanan, and I Stoica, “ROFL: routing on flat labels,” in ACM SIGCOMM, 2006, pp 363–374 [3] T Koponen, M Chawla, B Chun, A Ermolinskiy, K H Kim, S Shenker, and I Stoica, “A data-oriented (and beyond) network architecture,” in ACM SIGCOMM, 2007, pp 181–192 [4] FP7 PSIRP project [Online] Available: http://www.psirp.org/ [5] V Jacobson, D K Smetters, J D Thornton, M F Plass, N H Briggs, and R L Braynard, “Networking named content,” in ACM CoNEXT, 2009 [6] FP7 COMET project [Online] Available: http://www.cometproject.org/ [7] FP7 CONVERGENCE project [Online] Available:http://www.ictconvergence.eu/ [8] NSF Named Data Networking project [Online] Available: http://www.named-data.net/ [9] FP7 SAIL project [Online] Available: http://www.sailproject.eu/ [10] FP7 PURSUIT project [Online] Available:http://www.fp7pursuit.eu/PursuitWeb/ [11] A Ghodsi, S Shenker, T Koponen, A Singla, B Raghavan, and J Wilcox, “Information-centric networking: seeing the [14] [15] [16] [17] [18] [19] 23 23 forest for the trees,” in ACM Workshop on Hot Topics in Networks (HotNets), 2011 N Laoutaris, H Che, I Stavrakakis, “The LCD interconnection of LRU caches and its analysis,” Performance Evaluation, vol 63, no 7, pp 609–634, 2006 S Ihm and V S Pai, “Towards understanding modern web traffic,” in ACM Workshop on Information-Centric Networking (ICN), 2011 W K Chai, D He, I Psaras, and G Pavlou, “Cache “less for more” in information-centric networks,” in Proc of the IFIPTC6 Networking Conference, 2012 I Psaras, W K Chai, and G Pavlou, “Probabilistic in-network caching for information-centric networks,” in ACM Workshop on Information-Centric Networking (ICN), 2012 G Carofiglio, V Gehlen, and D Perino, “Experimental evaluation of memory management in content-centric networking,” in International Conference on Communications (ICC), 2011 M Caesar, T Condie, J Kannan, K Lakshminarayanan, and I Stoica, “ROFL: routing on flat labels,” in ACM SIGCOMM, 2006, pp 363–374 L Rizzo and L Vicisano, “Replacement policies for a proxy cache,” IEEE/ACM Transactions on Networking (ToN), vol.8, no.2, pp 158-170, 2000 D Lee, J Choi, J H Kim, S H Noh, S L Min, Y Cho, C S Kim, “LRFU: A spectrum of policies that subsumes the least recently used and least frequently used policies,” IEEE Transactions on Computers, vol 50, no 12, pp 1352-1361, 2001 H Kellerer, U Pferschy, and D Pisinger, Knapsack problems Springer Science & Business Media, 2004 ... liӋu mҥng ICN sӁ cao hѫn Bài toán tӕi ѭu lѭu trӳ nӝi dung nút mҥng ICN sӁ ÿѭӧc nghiên cӭu báo Chúng tơi sӁ ÿӅ xuҩt hai thuұt tốn nhҵm tӕi ѭu hóa khҧ lѭu trӳ cӫa ICN dӵa viӋc tӕi ÿa hóa tӍ lӋ... trӳ, 2) Tӕi ѭu hóa lѭu lѭӧng nӝi dung tҧi xuӕng tӯ mӝt khoҧng thӡi gian cөm nút cha ĈӇ thӵc hiӋn mөc tiêu ÿҫu tiên, cҫn tӕi ÿa hóa Trong báo chúng tơi mơ hình hóa viӋc lѭu trӳ nӝi dung thơng qua... dung truyӅn tҧi ÿҧm bҧo băng thơng nӝi dung khác m nên ÿѭӧc lѭu trӳ cho nhӳng lҫn yêu cҫu sau Trong trѭӡng hӧp nӃu nút mҥng vùng khơng có nӝi dung m Trong thuұt tốn (max_hit), tӍ lӋ hit nӝi dung