Chiến lược Lưu trữ Hợp tác trong Mạng Tập trung Nội dung cho Việc Phân phối Luồng Video

Journal of Network and Systems Management - Tập 23 - Trang 445-473 - 2014
Zhe Li1, Gwendal Simon1
1Telecom Bretagne, Institut Mines Telecom, Rennes, France

Tóm tắt

Công việc gần đây về Mạng Tập trung Nội dung mở rộng khai thác các nguồn tài nguyên lưu trữ của thế hệ bộ định tuyến mới [Bộ định tuyến Nội dung (CR)]. Tính đến nay, chỉ có một chiến lược Lưu trữ Gần đây Nhất cơ bản được triển khai trên từng CR. Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu một chiến lược lưu trữ hợp tác trong bối cảnh Mạng Tập trung Nội dung (CCN). Chiến lược này đã được thiết kế để xử lý các luồng video lớn với quyền truy cập theo yêu cầu. Chiến lược lưu trữ này kết hợp giữa phương pháp lưu trữ hợp tác dựa trên băm truyền thống và phương pháp lưu trữ hợp tác dựa trên thư mục, đồng thời đáp ứng nhu cầu của Nhà cung cấp Dịch vụ Internet bằng cách giảm một nửa lưu lượng truy cập giữa các miền. Chúng tôi trình bày một thuật toán đầu tiên, là phần cốt lõi của chiến lược này, sau đó chúng tôi chỉ ra những thay đổi cần thực hiện đối với giao thức CCN để triển khai chiến lược này. Tiếp theo, chúng tôi chứng minh những lợi thế của chính sách hợp tác này so với các chính sách phi hợp tác tiêu chuẩn trong các cấu trúc mạng đơn giản. Cuối cùng, chúng tôi mô tả một phiên bản mở rộng của giao thức CCNx thực hiện chính sách này, và chúng tôi trình bày một tập hợp các mô phỏng đã được tiến hành trên một nền tảng thử nghiệm cho CCNx.

Từ khóa

#Mạng Tập trung Nội dung #Lưu trữ Hợp tác #Luồng Video #Giao thức CCNx #Nhà cung cấp Dịch vụ Internet

Tài liệu tham khảo

Nygren, E., Sitaraman, R.K., Sun, J.: The Akamai network: a platform for high-performance internet applications. ACM SIGOPS Oper. Syst. Rev. 44(3), 2–19 (2010) Leighton, T.: Improving performance on the internet. Commun. ACM 52(2), 44–51 (2009) Jacobson, V., Smetters, D., Thornton, J., Plass, M., Briggs, N., Braynard, R.: Networking named content. In: ACM CoNEXT (2009) Perino, D., Varvello, M.: A reality check for content centric networking. In: ACM ICN’11 (2011) Labovitz, C., Lekel-Johnson, S., McPherson, D., Oberheide, J., Jahanian, F.: Internet inter-domain traffic. In: ACM SIGCOMM (2010) Spatscheck, O., Van der Merwe, J.: The unpubilicized sea change in the internet. IEEE Internet Comput. 15, 92–95 (2011) Dhamdhere, A., Dovrolis, C.: The internet is flat: modeling the transition from a transit hierarchy to a peering mesh. In: ACM CoNEXT (2010) Ihm, S., Pai, V.S.: Towards understanding modern web traffic. In: ACM IMC, (2011) Goth, G.: New internet economics might not make it to the edge. IEEE Internet Comput. 14, 7–9 (2010) Cisco: Visual Networking (VNI) Forecast 2009–2014: Technical report. Cisco Company (2010) Lee, U., Rimac, I., Hilt, V.: Greening the internet with content-centric networking. In: ACM e-Energy Conference (2010) Carofiglio, G., Gehlen, V., Perino, D.: Experimental evaluation of storage management in content-centric networking. In: IEEE ICC (2011) Chapman, G.: Youtube serving up two billion videos daily. AFP. http://www.google.com/hostednews/afp/article/ALeqM5jK4sI9GfUTCKAkVGhDzpJ1ACZm9Q (2010) Shane, R.: Youtube users uploading two days of video every minute. Daily Telegraph, London (2011) O’Neil, M.: Vevo now racking up 3.7 billion views per month, $100m in royalties since launch. socialtimes.com (2011) Netflix: Netflix launches in uk, ireland today. blog.netflix.com (2012) Golding, D.: The real story behind the comcast-level 3 battle. Giga Om. http://gigaom.com/2010/12/01/comcast-level-3-battle/ (2010) Nielsen: How DVRs Are Changing the Television Landscape. Technical report, Nielsen Company (2009) Nielsen: Three screen report q1. Technical report, Nielsen Company (2010) Seidman, R.: Dvr penetration grows to 39.7% of households, 42.2% of viewers. Tvbythenumbers.zap2it.com. http://tvbythenumbers.zap2it.com/2011/03/23/dvr-penetration-grows-to-39-7-of-households-42-2-of-viewers/86819/ (2011) Huang, Y., Fu, T.Z.J., Chiu, D.-M., Lui, J.C.S., Huang, C.: Challenges, design and analysis of a large-scale P2P-VoD system. SIGCOMM Comput. Commun. Rev. 38(4), 375–388 (2008) Liu, Y., Guo, Y., Liang, C.: A survey on peer-to-peer video streaming systems. Peer-to-Peer Netw. Appl. 1(1), 18–28 (2008) Zhuo, J., Li, J., Wu, G., Xu, S.: Efficient cache placement scheme for clustered time-shifted TV servers. IEEE Trans. Consum. Electron. 54(4), 1947–1955 (2008) Wauters, T., Van de Meerssche, W., De Turch, F., Dhoedt, Bart, Demeester, P., Van Caenegem, T., Six, E.: Co-operative proxy caching algorithms for time-shifted iptv services. In: IEEE Computer Society Washington (2006) Zhuo, J.-C., Li, J., Wu, G., Zhu, L.-Y.: A novel data replication and placement scheme for time-shifted tv cluster. In: ICCSSE (2008) Hecht, F.V., Bocek, T., Morariu, C., Hausheer, D., Stiller, B.: LiveShift: peer-to-peer live streaming with distributed time-shifting. In: IEEE P2P Conference (2008) Gallo, D., Miers, C., Coroama, V., Carvalho, T., Souza, V., Karlsson, P.: A multimedia delivery architecture for IPTV with P2P-based time-shift support. In: IEEE CCNC (2009) Liu, Y., Simon, G.: Distributed delivery system for time-shifted streaming system. In: IEEE LCN (2010) Xie, H., Krishnamurthy, A., Silberschatz, A., Yang, Y.R.: P4P: Explicit Communications for Cooperative Control Between P2P and Network Providers. P4PWG Whitepaper (2008) Chen, Y., Leblet, J., Simon, G.: On reducing the cross-domain traffic of box-powered CDN. In: IEEE ICCCN (2009) Leblet, J., Li, Z., Simon, G.: Optimal network locality in distributed virtualized data-centers. Comput. Commun. 34(16), 1968–1979 (2011) Yu, H., Zheng, D., Zhao, B.Y., Zheng, W.: Understanding user behavior in large-scale video-on-demand systems. SIGOPS Oper. Syst. Rev. 40(4), 333–344 (2006) Li, Z., Simon, G.: Time-shited TV in content centric networks: the case for cooperative in-network caching. In: IEEE ICC (2011) Wang, J.: A survey of web caching schemes for the internet. ACM SIGCOMM Comput. Commun. Rev. 29 (1999) http://www.squid-cache.org/ http://harvest.transarc.com/ Karger, D., Sherman, A., Berkheimer, A., Bogstad, B., Dhanidina, R., Iwamoto, K., Kim, B., Mathkins, L., Yerushalmi, Y.: Web caching with consistent hashing. Comput. Netw. 31, 1203–1213 (1999) http://icp.ircache.net/carp.txt Fan, L., Cao, P., Almeida, J., Broder, A.Z.: Summary cache: A scalable wide-area web cache sharing protocol. In: ACM SIGCOMM (1998) Michel, S., Nguyen, K., Rosenstein, A., Zhang, L., Floyd, S., Jacobson, V.: Adaptive web caching: towards a new global caching architecture. Comput. Netw. ISDN Syst. 30 (1998) Rabinovich, M., Chase, J., Gadde, S.: Not all hits are created equal: Cooperative proxy caching over a wide-area network. Comput. Netw. ISDN Syst. 30, 2253–2259 (1998) Breslau, L., Cao, P., Fan, L., Phillips, G., Shenker, S.: Web caching and zipf-like distributions: Evidence and implications. In: IEEE INFOCOM (1999) Wolman, A., Voelker, G.M., Sharma, N., Cardwell, N., Karlin, A., Levy, H.M.: On the scale and performance of cooperative web proxy caching. In: ACM SOSP (1999) Gummadi, K.P., Dunn, R.J., Saroiu, S., Gribble, S.D., Levy, H.M., Zahorjan, J.: Measurement, modeling, and analysis of a peer-to-peer file-sharing workload. In: ACM SOSP (2003) Mahloo, M., Gavler, A., Chen, J., Junique, S., Nordell, V., Wosinska, L.: Off-loading the aggregation networks by locality-aware peer-to-peer based content distribution. In: Asia Communications and Photonics Conference (2011) Ghandeharizadeh, S., Shayandeh, S.: A comparison of block-based and clip-based cooperative caching techniques for streaming media in wireless home networks. In: WASA (2009) Chan, C.-L., Huang, S.-Y., Wang, J.-S.: Cooperative cache framework for video streaming applications. In: IEEE ICME (2003) Dai, J., Li, B., Liu, F., Li, B., Jin, H.: On the efficiency of collaborative caching in isp-aware p2p networks. In: IEEE INFOCOM (2011) Dai, J., Liu, F., Li, B., Li, B., Liu, J.: Collaborative caching in wireless video streaming through resource auctions. IEEE J. Sel. Areas Commun. 30(2), 458–466 (2012) Wakamiya, N., Murata, M., Miyahara, H.: On proxy-caching mechanisms for cooperative video streaming in heterogeneous environments. In: IFIP MMNS (2002) Psaras, I., Clegg, R.G., Landa, R., Chai, W.K., Pavlou, G.: Modelling and Evaluation of CCN-caching Trees. In: IFIP Networking (2011) Rosensweig, E.J., Kurose, J., Towsley, D.: Approximate models for general cache networks. In: IEEE INFOCOM (2010) He, D., Chai, W.K., Pavlou, G.: Leveraging in-network caching for efficient content delivery in content-centric network. In: LCS (2011) Chai Wei, K., He, D., Psaras, I., Pavlou, G.: Cache "less for more" in information-centric networks (extended version). Comput. Commun. 36(7), 758–770 (2013) Psaras, I., Chai, W.K., Pavlou, G.: Probabilistic in-network caching for information-centric networks. In: ACM ICN workshop on Information-centric networking (2012) Cho, K., Lee, M., Park, K., Kwon, T.T., Choi, Y., Pack, S.: Wave: popularity-based and collaborative in-network caching for content-oriented networks. In: IEEE INFOCOM Nomen Workshop (2012) Guo, S., Xie, H., Shi, G.: Collaborative forwarding and caching in content centric networks. In: IFIP Networking (2012) Lu, Y., Abdelzaher, T.F., Saxena, A.: Design, implementation, and evaluation of differentiated caching services. IEEE Trans. Parallel Distrib. Syst. 15(5), 440–452 (2004) Huang, H.-C., Li, R.: A k-product uncapacitated facility location problem. Eur. J. Oper. Res. 185(2), 552–562 (2008) Che, H., Tung, Y., Wang, Z.: Hierarchical web caching systems: modeling design and experimental results. IEEE J. Sel. Areas Commun. 20(7), 1305–1314 (2002) Spring, N., Mahajan, R., Wetherall, D.: Measuring ISP topologies with rocketfuel. In: ACM SIGCOMM (2002) Qiu, T., Ge, Z., Lee, S., Wang, J., Zhao, Q., Xu, J.: Modeling channel popularity dynamics in a large IPTV system. In: ACM SIGMETRICS/Performance (2009)