淺談信息中心網(wǎng)絡(luò)管理中的內(nèi)置緩存技術(shù)應(yīng)用

吳亞洲

摘要：隨著科技不斷發(fā)展與進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日趨成熟，信息中心網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建是其技術(shù)發(fā)展的直接體現(xiàn)。信息中心網(wǎng)絡(luò)的有效管理對(duì)保障信息中心的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行有著直接作用，在信息中心網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)置緩存技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)。利用內(nèi)置緩存技術(shù)能夠大大提升信息傳輸效率，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化。ICN作為信息中心網(wǎng)絡(luò)中的新型技術(shù)，具有良好透明度，進(jìn)一步優(yōu)化信息中心網(wǎng)絡(luò)緩存體系。下面本文將針對(duì)ICN技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，旨在通過(guò)本文理論論述促進(jìn)內(nèi)置緩存技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：信息中心網(wǎng)絡(luò)；管理；內(nèi)置；緩存技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）06-0037-02

近年來(lái)隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，通信模式進(jìn)一步完善，使信息中心網(wǎng)絡(luò)覆蓋率進(jìn)一步提高。為保障信息中心網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行通常，內(nèi)置緩存技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要。ICN作為新型內(nèi)置緩存系統(tǒng)，透明度高，有效優(yōu)化信息中心網(wǎng)絡(luò)緩存體系。ICN的可續(xù)應(yīng)用能夠有效提升信息傳輸效率，優(yōu)化資源配置，最大限度促進(jìn)內(nèi)置緩存技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮，完善信息中心網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。下面本文將針對(duì)ICN技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，旨在通過(guò)本文理論論述促進(jìn)內(nèi)置緩存技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

1 ICN內(nèi)置緩存技術(shù)

ICN作為新型的內(nèi)置緩存技術(shù)，是傳統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，整合Web、CDN緩存技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息中心網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化傳輸與管理。ICN作為新的內(nèi)置緩存技術(shù)具有自身不可比擬的優(yōu)勢(shì)，其透明度高，并具有細(xì)粒度化以及緩存泛在化的特征。ICN具有明顯的自身特點(diǎn)，具體可從以下幾點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析：

1）透明度高

ICN與傳統(tǒng)緩存系統(tǒng)對(duì)比來(lái)看其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于其透明度高。傳統(tǒng)緩存技術(shù)在對(duì)流量統(tǒng)計(jì)時(shí)以封閉系統(tǒng)形式運(yùn)行，Web以及CDN等均屬于這種緩存技術(shù)。Web緩存技術(shù)主要是應(yīng)用在開(kāi)放的HTTP協(xié)議中，緩存系統(tǒng)內(nèi)容以域自主命名為主，面對(duì)同一對(duì)象無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的識(shí)別。就ICN緩存技術(shù)來(lái)看，則明顯區(qū)別于傳統(tǒng)技術(shù)，具有創(chuàng)新性，能夠?qū)鹘y(tǒng)緩存技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和升級(jí)，能夠?qū)ν环N對(duì)象命名一致，并實(shí)現(xiàn)透明化。ICN緩存技術(shù)憑借凸出的技術(shù)特性，作為信息中心管理中通用性較強(qiáng)的基礎(chǔ)服務(wù)。

2）緩存泛在化

傳統(tǒng)緩存技術(shù)的應(yīng)用要對(duì)緩存點(diǎn)詳細(xì)位置十分明確，其緩存網(wǎng)絡(luò)以樹(shù)狀為主要結(jié)構(gòu)形態(tài)，規(guī)律性強(qiáng)，為構(gòu)建緩存之間協(xié)同就要首先對(duì)流量需求進(jìn)行把握，并構(gòu)建在數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上。ICN緩存技術(shù)的另一個(gè)特征在于其緩存泛在化，對(duì)緩存點(diǎn)位置的確定較廣泛，具有多元變化特征，其網(wǎng)絡(luò)化程度高。同時(shí)，ICN緩存系統(tǒng)之間緩存關(guān)系不明確，以數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析不能確定準(zhǔn)確的協(xié)同關(guān)系。緩存泛在化對(duì)緩存內(nèi)容上的要求要高于傳統(tǒng)緩存內(nèi)容要求，ICN緩存系統(tǒng)的可用性較高，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)緩存時(shí)間與緩存結(jié)點(diǎn)的分析，以提升系統(tǒng)綜合運(yùn)行動(dòng)態(tài)性，保證在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置緩存環(huán)境中有效提升緩存利用效率。

3）緩存細(xì)粒度化

就傳統(tǒng)緩存技術(shù)來(lái)看主要是通過(guò)文件進(jìn)行信息溝通與存儲(chǔ)，而ICN緩存系統(tǒng)則是通過(guò)線速形式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，其成本相對(duì)傳統(tǒng)緩存系統(tǒng)來(lái)看較高，對(duì)線速執(zhí)行要求更高。ICN緩存技術(shù)能夠?qū)彺鎸?duì)象有效劃分，并將數(shù)據(jù)塊作為緩存單位，直接對(duì)緩存粒度有著影響。以粒度為文件的緩存模型，一般是獨(dú)立參考的模型，在對(duì)緩存對(duì)象的流行度進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，其流行度與請(qǐng)求序列關(guān)系不大，但是針對(duì)同一文件，由于Chunk間有著較大的關(guān)聯(lián)性，所以，用戶在對(duì)Chunk進(jìn)行請(qǐng)求時(shí)，需要以線性順序作為開(kāi)頭。將緩存系統(tǒng)中的大文件劃分為小Chunk后，增加了獲取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的途徑，而且有利于提升緩存的效率。所以文件的大小與緩存的效率有較大關(guān)系。

2 ICN緩存主要內(nèi)容

通過(guò)對(duì)ICN緩存技術(shù)的系統(tǒng)分析可總結(jié)出，ICN緩存系統(tǒng)主要包括兩個(gè)方面內(nèi)容，其一是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的優(yōu)化，其二是緩存網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化。其主要內(nèi)容的構(gòu)成可通過(guò)下圖1所示。

首先，村緩存系統(tǒng)性能優(yōu)化方法來(lái)看。ICN緩存技術(shù)能夠促進(jìn)緩存效果進(jìn)一步提高，提升客戶服務(wù)只來(lái)給你，以合理方式和改進(jìn)對(duì)策增強(qiáng)ICN透明度。針對(duì)ICN緩存系統(tǒng)運(yùn)行要合理增加其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置設(shè)施。對(duì)緩存系統(tǒng)帶來(lái)影響的因素較多，為有效提高緩存系統(tǒng)性能，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化改進(jìn)，就要充分了解各因素并對(duì)其中關(guān)系確定，為找到最優(yōu)優(yōu)化方案提供依據(jù)。同時(shí)，專業(yè)技術(shù)人員在進(jìn)行ICN緩存系統(tǒng)性能優(yōu)化過(guò)程中，要從多角度進(jìn)行分析和考慮，包括緩存節(jié)點(diǎn)的大小、資源共享形式等等，只有從全面角度出發(fā)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)性能的有效優(yōu)化。另外，緩存對(duì)象可用性分析與緩存對(duì)象關(guān)注度分析也十分必要，以進(jìn)一步促進(jìn)緩存資源利用率的提高，保障緩存系統(tǒng)運(yùn)行完整性。

其次，對(duì)緩存系統(tǒng)建模與分析。緩存系統(tǒng)本身具有一定的復(fù)雜性，為全面分析緩存系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系，要通過(guò)構(gòu)建理論建模體系的形式進(jìn)一步進(jìn)行深入分析，對(duì)緩存網(wǎng)絡(luò)行為的具體性及可用性進(jìn)行分析。緩存系統(tǒng)建模，要充分考慮到以下幾個(gè)方面，如緩存對(duì)象流行度、緩存網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?、管理策略、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性等，通過(guò)多角度分析才能提高緩存系統(tǒng)建模完整性。另外由于緩存對(duì)象處于不同緩存結(jié)點(diǎn)位置時(shí)會(huì)有不同的緩存請(qǐng)求，這與上述分析也有著直接關(guān)系，只有對(duì)這些關(guān)系之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)一步分析和把握，才能構(gòu)建有效的數(shù)學(xué)模型，對(duì)緩存系統(tǒng)建模中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)各緩存結(jié)點(diǎn)關(guān)系判斷分析出其各種關(guān)系。

3 ICN內(nèi)置緩存系統(tǒng)性能的優(yōu)化

ICN作為提高內(nèi)置緩存系統(tǒng)性能基礎(chǔ)，為進(jìn)一步改進(jìn)與優(yōu)化其緩存性能，就要作出透明度分析，并從其泛在化、細(xì)粒度等角度對(duì)緩存系統(tǒng)更好完善。下面本文從幾個(gè)方面具體論述對(duì)ICN內(nèi)置緩存系統(tǒng)性能優(yōu)化方法：

1）緩存大小規(guī)劃設(shè)計(jì)

內(nèi)置緩存空間大小之直接影響著系統(tǒng)性能變化，若緩存空間較大則可進(jìn)行大數(shù)據(jù)對(duì)象存儲(chǔ)，提高緩存系統(tǒng)命中率。但與此同時(shí)若緩存空間過(guò)大其成本也越高，為既擴(kuò)大緩存大小又合理控制成本，就要進(jìn)行合理的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

首先，對(duì)緩存空間大小設(shè)計(jì)同時(shí)要保障系統(tǒng)性能有所提升，ICN緩存在運(yùn)行過(guò)程中要滿足線速執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，直接給緩存大小造成限制性影響。ICN系統(tǒng)進(jìn)行信息傳輸與流量承載過(guò)程中，要對(duì)接點(diǎn)緩存空間進(jìn)行設(shè)計(jì)，注重差異性區(qū)別，保證緩存系統(tǒng)配置有效優(yōu)化。另外，也要根據(jù)信息訪問(wèn)量進(jìn)行ICN功能差別劃分，對(duì)存儲(chǔ)器材質(zhì)以及配置合理優(yōu)化。其次，要注重在不同結(jié)點(diǎn)進(jìn)行不同資源配置，目的在于提升系統(tǒng)整體性能。對(duì)緩存系統(tǒng)規(guī)劃過(guò)程中要充分對(duì)緩存資源配置問(wèn)題進(jìn)行考慮，以及結(jié)合網(wǎng)絡(luò)流量需求等等。同時(shí)需要注意的是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲行淖鳛榫彺嫦到y(tǒng)優(yōu)化的重要渠道，并且ICN節(jié)點(diǎn)不確定性，這就要求緩存空間的合理規(guī)劃與分配，最大限度提升緩存網(wǎng)絡(luò)性能。

緩存大小的規(guī)劃設(shè)計(jì)中還可以通過(guò)非核心節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，以有效擴(kuò)大緩存大小，提升緩存性能。對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的考慮過(guò)程中除了要對(duì)中心性指標(biāo)分析外，專業(yè)技術(shù)人員還要對(duì)緩存節(jié)點(diǎn)與用戶距離之間的大小進(jìn)行充分考慮。

2）緩存空間共享優(yōu)化

ICN內(nèi)置緩存系統(tǒng)具有較高的透明度，使得不同流量以及不同應(yīng)用類型要對(duì)有限的緩存資源進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)應(yīng)用。不同的應(yīng)用與類型之間存在明顯的差異，緩存目標(biāo)不同，為真正實(shí)現(xiàn)不同類型與應(yīng)用之間進(jìn)行有限緩存資源的共享，就要優(yōu)化差異性服務(wù)，以解決ICN緩存系統(tǒng)中的重要問(wèn)題。

首先，是固定劃分的共享。固定劃分主要是針對(duì)不同應(yīng)用與類型的固定的緩存空間大小的劃分，為不同應(yīng)用與流量類型提供僅有的資源服務(wù)，如何進(jìn)行合理比例的劃分是固定劃分的重要問(wèn)題。根據(jù)理論經(jīng)驗(yàn)總結(jié)可知，可構(gòu)建動(dòng)態(tài)反饋機(jī)制，以適應(yīng)劃分比例的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)不同類別應(yīng)用命中率與預(yù)期一致。通過(guò)下圖2可對(duì)動(dòng)態(tài)反饋機(jī)制進(jìn)一步把握。

其次，是動(dòng)態(tài)共享。緩存空間的動(dòng)態(tài)共享則在一類應(yīng)用不占用緩存資源時(shí)允許另一類應(yīng)用占用，實(shí)現(xiàn)了緩存空間的統(tǒng)計(jì)復(fù)用。動(dòng)態(tài)共享策略用于指定不同類型的應(yīng)用共享緩存的方式，常用的兩種策略包括基于優(yōu)先級(jí)的共享策略。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，內(nèi)置緩存技術(shù)的應(yīng)用對(duì)改善內(nèi)置緩存質(zhì)量，提升信息傳輸效率有著重要作用。就目前我國(guó)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展形勢(shì)來(lái)看我國(guó)已步入信息化網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，依托信息技術(shù)促進(jìn)數(shù)據(jù)的溝通與交流，對(duì)大數(shù)據(jù)與高信息量進(jìn)行緩解與梳理，對(duì)優(yōu)化整體網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置緩存透明化都有著積極作用。在今后的信息中心管理中要進(jìn)一步促進(jìn)內(nèi)置緩存技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)ICN廣泛推廣，順勢(shì)新時(shí)期網(wǎng)絡(luò)信息的高速發(fā)展，既保證信息傳輸安全穩(wěn)定，同時(shí)也保障數(shù)據(jù)流量傳輸?shù)耐该骺煽?。ICN作為新的內(nèi)置緩存系統(tǒng)，要在今后的應(yīng)用中進(jìn)一步完善和創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代緩存技術(shù)水平進(jìn)一步提高。

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