Метод расчета и оптимизации параметров системы кэширования Интернет-трафика

• Автор: Долгих, Дмитрий Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Содержание
Введение.

ГЛАВА 1 ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1 Общие сведения.

1.2 Критерии эффективности использования системы кэширования.

1.3 Анализ распределения запросов пользователей

1.4 Подходы к анализу систем кэширования.

1.5 Взаимодействие пользователей с системой кэширования

1.6 Данные системы кэширования.

1.7 Обобщенная конструкция системы кэширования.

1.8 Алгоритмы управления хранением документов

1.9 Составляющие модели системы кэширования
1. Выводы и результаты
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ КЭШИРОВАНИЯ.
2.1 Постановка задачи и исходные предположения.
2.2 Оценка производительности идеальной системы кэширования
2.3 Специальные точки распределения Зипфа
2.4 Оценка предельной производительности.
2.5 Учет влияния ограничения объема памяти и скорости внешнего
2.6 Учет влияния обновления документов.
2.7 Критерий экономической эффективности.
2.8 Выводы и результаты
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ КЭШИРОВАНИЯ.
3.1 Постановка эксперимента на реальной системе
3.2 Технология проведения эксперимента.
3.3 Программы обработки данных.
3.4 Результаты эксперимента на реальной системе и их анализ.
3.5 Проверка теоретических зависимостей на имитационной модели
системы
3.6 Выводы и результаты.
ГЛАВА 4 АЛГОРИТМЫ И МЕТОДИКИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ КЭШИРОВАНИЯ
4.1 Алгоритм определения оптимальных настроек.
4.2 Алгоритм проверки эффективности применения системы
кэширования
4.3 Повышение эффективности путем изменения архитектуры и
алгоритмов кэширования
4.4 Определение настроек системы кэширования для ММ.
4.5 Выводы и результаты.
Заключение
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Второй подход основан на построении аналитической модели системы кэширования [, , 5]. К сожалению, существующие модели дают только качественные зависимости параметров системы. Такие модели не предлагают решений, которые позволили бы оценить границы изменения производительности системы кэширования, выявить зависимости между параметрами системы, связать параметры системы кэширования с параметрами, описывающими среду ее использования, то есть дать рекомендации по настройке системы кэширования или оценить эффективность уже работающей системы. С этой точки зрения, поиск новых подходов к анализу систем кэширования, расчету и оптимизации ее параметров является актуальной задачей. Целью диссертационной работы является повышение эффективности применения системы кэширования Интернет трафика путем разработки метода и алгоритмов расчета ее оптимальных параметров. Анализ принципов работы, взаимосвязей и параметров, влияющих на функционирование системы кэширования и определение критериев ее эффективности. Разработка математической модели системы кэширования и получение аналитических выражений для зависимости ее параметров. Экспериментальная проверка адекватности созданной математической модели. Разработка алгоритмов выбора оптимальных параметров системы кэширования и проверки эффективности ее работы. Объектом исследовании является одиночная система кэширования запросов пользователей в сети Интернет, с ограниченными ресурсами и находящаяся в локальной вычислительной сети (ЛВС) организации. Предметом исследования являются зависимости между параметрами системы кэширования, определяющие ее эффективность. Методы исследовании. Интернет, конечной скорости внешнего канала связи и экономической эффективности применения системы. Впервые получена зависимость производительности системы кэширования от объема ее памяти, скорости внешнего канала и показателя распределения Зипфа, и предложен способ учета влияния обновлений документов в Интернет на производительность системы путем изменения значения показателя распределения Зипфа. Разработаны новые алгоритмы выбора оптимальных настроек системы и проверки эффективности ее работы, использующие оригинальные выражения для расчета параметров системы. Практическая ценность и реализация результатов работы. Создано программное обеспечение, позволяющее проводить детальное исследование запросов пользователей сети, анализ работы системы кэширования и расчет всех параметров, входящих в модель. Предложенные алгоритмы позволяют оптимизировать и контролировать значения параметров системы кэширования, а также рассчитывать экономический эффект от ее использования. Полученные теоретические результаты и программные продукты были использованы при начальной установке и используются для контроля работы систем кэширования трафика локальной сети Межвузовского медиацентра г. Самары (ММ1Д), Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. Самара Телеком», о чем получены соответствующие акты внедрения, представленные в приложении Л. Математическая модель системы кэширования, учитывающая комплекс факторов, включающий характер распределения запросов пользователей, ограничения объема памяти системы кэширования, влияние обновлений документов в сети Интернет, конечную скорость передачи внешнего канала связи и экономическую эффективность применения системы. Способ учета влияния скорости внешнего канала и обновления документов в Интернет на эффективность системы кэширования. Алгоритмы определения оптимальных настроек системы кэширования и проверки эффективности ее применения. Апробация работы. Цифровые сети в Среднем Поволжье. Международный рабочий семинар, Самара, СГАУ, . ИЕБИ^Е-Н. Второй международный семинар администраторов систем кэширования, Будапешт, . Выделение передовых сетей и услуг. Ежегодная международная конференция союза научно-образовательных сетей «ТЕЯЕЫА», Анталия, . ЕЬАМ-. Восьмая всероссийская конференция представителей региональных научно-образовательных сетей, Санкт-Петербург - Петрозаводск, .