Phƣơng pháp nâng cao nhóm khi mối quan tâm của mạng thay đổi

Để đánh giá hiệu năng của Freenet khi mối quan tâm của mạng thay đổi, đầu tiên ta sẽ thực hiện mô phỏng với một số giả thiết mô tả mối quan tâm của mạng thay đổi, sau đó so sánh các độ đo hiệu năng khi thực hiện với từng phƣơng pháp thay thế lƣu trữ LRU và nâng cao nhóm của Hui Zhang. Một số phân tích kết quả sẽ cho thấy trong trƣờng hợp này, sử dụng LRU lại làm cho các nút mạng có tính thích nghi tốt hơn khi sử dụng phƣơng pháp nâng cao nhóm.

4.2.1. Các giả thiết mô tả mối quan tâm của mạng thay đổi

Nhƣ ta đã xem xét, phƣơng pháp nâng cao nhóm sử dụng một không gian khoá thống nhất suốt thời gian mô phỏng và chỉ cho phép các nút thực hiện lƣu trữ phân tán hay tạo file mới trong một khoảng thời gian rất nhỏ khi bắt đầu mô phỏng, chƣa thể hiện đƣợc trƣờng hợp mối quan tâm của mạng thay đổi. Ở đây, ta nhắc đến mối quan tâm của mạng tại một thời điểm hay một khoảng thời gian theo nghĩa là tập các khoá đƣợc truy cập nhiều nhất tại thời điểm đó hay trong khoảng thời gian đó. Khi đó, mối quan tâm của mạng thay đổi có thể hiểu đơn giản là thay đổi tập khoá truy cập.

Để thể hiện sự thay đổi mối quan tâm của mạng thay đổi theo thời gian, ở đây chúng ta đƣa vào mô phỏng mà [23] đã sử dụng một chi tiết mới là thời điểm thay đổi

c

T . Từ khi mạng bắt đầu hoạt động đến trƣớc thời điểm Tc này, các nút thực hiện tạo file mới với các khoá thuộc tập con K1 của không gian khoá, sau đó thực hiện các thao tác tìm kiếm cũng trong tập khoá con này. Đến thời điểm Tc, các nút lại tiếp tục tạo file mới với các khoá thuộc tập con K2 của không gian khoá và các thao tác tìm kiếm cũng yêu cầu các khoá trong tập con đó. Hai tập con K1, K2 là giao nhau, thể hiện sự chuyển tiếp trong hoạt động của mạng Freenet.

Cụ thể, mô phỏng thực hiện với 30000 đơn vị thời gian và tập khoá

K[1,1000000]. Tác giả nghiên cứu đã đƣa vào thời điểm thay đổi là đơn vị thời gian

15000 

c

T giữa mô phỏng. Trƣớc thời điểm này, các nút thực hiện với tập con khoá

K1[1,400000], sau đó các nút sẽ thực hiện với tập con khoá K2[300000,1000000]. Ta vẫn chọn phân phối kích thƣớc file là đồng dạng và giữ nguyên kích thƣớc bộ nhớ lƣu trữ cục bộ và bảng định tuyến của mỗi nút cũng nhƣ độ dài chặng của mỗi thông báo. Dƣới đây, ta sẽ xem xét kết quả khi áp dụng giả thiết mới này.

4.2.2. Hiệu năng khi áp dụng phương pháp nâng cao nhóm với giả thiết mới

Sau khi thực hiện mô phỏng đối với cả hai phƣơng pháp thay thế lƣu trữ LRU và nâng cao nhóm với khoá gốc cố định áp dụng các giả thiết mô tả mối quan tâm của mạng thay đổi nêu trên, ta hãy xem xét kết quả về các độ đo hiệu năng của mạng Freenet.

Hình 17 là kết quả so sánh tỷ lệ yêu cầu tìm kiếm thành công khi thực hiện LRU và phƣơng pháp nâng cao nhóm. Hai đƣờng cong “LRU – mạng cố định” và “n.cao nhóm – mạng cố định” thể hiện kết quả của hai phƣơng pháp với giả thiết mô phỏng mối quan tâm của mạng không đổi đã đƣa ra trong hình 12 đƣợc đƣa vào đây để so sánh. Hai đƣờng cong “LRU – mạng thay đổi” và “n.cao nhóm – mạng thay đổi” thể hiện kết quả của hai phƣơng pháp trong trƣờng hợp mối quan tâm của mạng thay đổi.

Hình 17.Tỷ lệ yêu cầu thành công so sánh giữa LRU và pp nâng cao nhóm trong hai trƣờng hợp.

Hình 18.Số chặng trung bình/yêu cầu so sánh giữa LRU và pp nâng cao nhóm trong hai trƣờng hợp.

Hình 19.Số chặng t.bình/yc thành công so sánh giữa LRU và pp nâng cao nhóm trong hai trƣờng hợp.

Ta có thể nhận thấy khi tải mạng lớn và trong trƣờng hợp mối quan tâm của mạng thay đổi, phƣơng pháp LRU cho tỷ lệ yêu cầu thành công cao hơn còn phƣơng pháp nâng cao nhóm lại cho tỷ lệ thành công thấp hơn so với trƣờng hợp mạng cố định.

Hình 18 là kết quả so sánh số chặng trung bình/yêu cầu khi thực hiện LRU và phƣơng pháp nâng cao nhóm trong hai trƣờng hợp. Trong đó, với trƣờng hợp mối quan tâm của mạng thay đổi và khi tải mạng lớn, LRU lại cho số chặng trung bình/yêu cầu thấp hơn còn phƣơng pháp nâng cao nhóm cho độ đo này cao hơn so với trƣờng hợp mạng cố định. Đối với độ đo số chặng trung bình/yêu cầu thành công, hình 19 cho thấy trong cả hai trƣờng hợp, LRU và phƣơng pháp nâng cao nhóm cho kết quả chênh lệch không lớn.

Với trƣờng hợp mối quan tâm của mạng không đổi hay tập khoá cố định, [23] đã cho thấy phƣơng pháp thay thế lƣu trữ nâng cao nhóm cho hiệu năng tốt hơn nhiều so với phƣơng pháp LRU với tải mạng lớn. Tuy nhiên, khi áp dụng hai phƣơng pháp này với trƣờng hợp mối quan tâm của mạng thay đổi và tải mạng lớn, hình 17 và hình 18 cho thấy phƣơng pháp LRU có xu hƣớng cho kết quả tốt hơn, trong khi phƣơng pháp nâng cao nhóm lại có xu hƣớng cho kết quả xấu hơn trƣờng hợp trƣớc. Nhƣ vậy, có thể nói phƣơng pháp nâng cao nhóm có khả năng thích nghi kém hơn LRU khi mạng thay đổi.

4.2.3. Phân tích kết quả

Từ những kết quả trên, câu hỏi đặt ra là tại sao LRU lại có khả năng thích nghi cao hơn phƣơng pháp nâng cao nhóm?

Khả năng thích nghi cao hơn của phƣơng pháp LRU cũng do bản chất của LRU không ép buộc bảng định tuyến tụ nhóm xung quanh điểm cố định nào mà cho phép thay đổi điểm tụ nhóm khi cần thiết. Cơ chế LRU thay thế các khoản mục lƣu trữ trong bộ nhớ cục bộ và bảng định tuyến của các nút mạng dựa trên nguyên tắc giữ lại những khoản mục đƣợc truy cập thƣờng xuyên hơn. Các nút xác định những khoản mục đƣợc truy cập thƣờng xuyên hơn dựa vào thời gian truy cập gần nhất của file tƣơng ứng. Nếu file đƣợc truy cập gần thời điểm đó có nghĩa là file đang đƣợc quan tâm hơn. Dần dần, các file đƣợc truy cập thƣờng xuyên hơn sẽ đƣợc giữ lại, còn các file ít đƣợc truy cập sẽ bị loại bỏ ra khỏi bộ nhớ cục bộ và các khoản mục của khoá tƣơng ứng với file cũng bị loại bỏ ra khỏi bảng định tuyến. Nhờ đó, bộ nhớ cục bộ tại mỗi nút sẽ lƣu trữ các file đƣợc quan tâm nhất và bảng định tuyến của các nút cũng lƣu trữ các khoản mục khoá tƣơng ứng.

Ta hãy xem xét lại đồ thị phân phối khoá trong bảng định tuyến khi sử dụng phƣơng pháp lƣu trữ LRU trong hình 9, hình 10 tƣơng ứng với khi tải nhỏ và khi tải lớn. Ta thấy, khi tải nhỏ, nghĩa là nút tạo ra ít file, các khoá trong bảng định tuyến tập

trung xung quanh khoá của file đƣợc tạo ra. Việc tụ nhóm này là rất tự nhiên và đƣợc hình thành qua thời gian, không có sự can thiệp để giữ đƣợc sự tụ nhóm nhƣ phƣơng pháp nâng cao nhóm. Khi tải lớn, nghĩa là trung bình mỗi nút tạo ra nhiều file, tính chất tụ nhóm giảm dần do các khoá phân bố rải rác hơn, làm giảm hiệu năng của mạng Freenet. Tuy vậy, cách các khoá phân bố rải rác khi tải cao lại là cách các nút trong mạng thích nghi với tình trạng mạng mới khi tải cao.

Ngƣợc lại với phƣơng pháp LRU, phƣơng pháp nâng cao nhóm luôn cố gắng giữ đƣợc tính tụ nhóm trong bảng định tuyến dù tải mạng thấp hay cao. Tuy nhiên, mỗi nút trong mạng khi đó lại chọn trƣớc một khoá gốc cố định để nhóm các khoá xoay quanh khoá này. Khoá gốc này không thay đổi trong suốt thời gian hoạt động của nút trên mạng. Do vậy, khi các thao tác trên mạng tập trung vào những khoá ở xa khoá gốc, những khoá thƣờng xuyên đƣợc truy cập lại ít đƣợc lƣu lại trong bảng định tuyến do chỉ đƣợc lƣu làm lối tắt với một xác suất nhỏ, dẫn đến khả năng đáp ứng yêu cầu giảm, kết quả là hiệu năng của mạng giảm.

Một điều có thể nhận thấy là nếu chọn hai tập con khoá K1, K2 không giao nhau, những kết quả trên càng bộc lộ rõ. Việc lựa chọn hai tập con khoá K1, K2 giao nhau làm giảm đi sự cách biệt kết quả giữa hai giả thiết mô phỏng. Tuy nhiên trên thực tế, các khoá đƣợc lƣu trữ lên mạng trƣớc và những khoá đƣợc lƣu trữ sau đều có thể đƣợc truy cập đồng thời. Khi xảy ra sự thay đổi mối quan tâm của mạng có nghĩa là thay đổi xu hƣớng chính của mạng. Bên cạnh đó vẫn có những truy cập đến các khoá đã đƣợc lƣu trữ từ rất lâu. Do vậy, giả thiết K1 giao K2 gần với thực tế hơn.

Nhƣ vậy, phƣơng pháp thay thế lƣu trữ nâng cao nhóm có thể khắc phục nhƣợc điểm của LRU là giữ đƣợc tính tụ nhóm trong bảng định tuyến kể cả khi tải cao, nhƣng lại làm giảm khả năng thích nghi của các nút mạng với tình trạng mạng mới. Qua những phân tích trên ta thấy, việc chọn khoá gốc cố định có ảnh hƣởng lớn trong việc làm giảm khả năng thích nghi của các nút mạng. Bài toán đặt ra là phải cải tiến phƣơng pháp thay thế lƣu trữ nâng cao nhóm nhƣ thế nào để vừa giữ đƣợc tính tụ nhóm trong bảng định tuyến cũng nhƣ tăng khả năng thích nghi của các nút mạng khi mối quan tâm của mạng thay đổi.

Để giải quyết bài toán này, trong phần tiếp theo, tác giả nghiên cứu này sẽ đề xuất phƣơng pháp nâng cao nhóm thích nghi, trong đó bổ sung một cơ chế cập nhật khoá gốc một cách linh động thay cho việc sử dụng khoá gốc cố định của phƣơng pháp nâng cao nhóm [23] để tăng khả năng thích nghi của mạng Freenet.