基于分布式缓存的内容分发网络

摘要

本文提供了一种新的内容分发网络的架构,即通过在网络中部署具有低成本、大容量的缓存节点来减轻用户下载文件对网络回传容量的造成的开销,但也引入了内容文件的缓存、传输等问题,加剧了系统的复杂度。因此对内容分发过程的高效管理在内容分发网络中变的迫切且重要。
　　本文首先分析了内容分发网络中的分布式缓存问题和分布式传输调度问题,并且给出了针对这两种问题的常见算法。然后研究了网络编码在基于分布式缓存的内容分发网络中的应用。即通过使用网络编码可以将文件的缓存问题和传输问题转化成使网络为每个移动用户保证一个相对固定且足够大的流速率的问题,从而为内容文件的分发问题建立了一个流调度的模型。利用原始-对偶的分解方法对流调度问题进行分解可以得到中心服务器与helper节点之间的缓存分配问题和helper节点与移动用户之间的带宽分配问题。通过将原问题进行分解,每一个网络节点可以获得一个可以分布式运行的子算法,各个子算法之间联合迭代,最终得出最优的缓存、带宽分配。
　　最后,考虑到移动无线环境动态变化的马尔科夫特性,本文中将整个网络拓扑的变化看为一个有限状态的马尔科夫链,每一种网络拓扑都是这个马尔科夫链的一个平稳分布。根据马尔科夫状态的平衡方程可以得到网络拓扑的状态转移概率和转移周期。运行分布式算法的节点可以根据这个状态转移概率和周期来进行自我配置从而使整个网络的性能达到全局最优。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 基于分布式缓存的内容分发网络简介

1.3 国内外研究现状

1.4 论文的主要内容和结构安排

第二章 常规分布式缓存及传输策略

2.1 系统模型

2.2 分布式缓存策略

2.3 分布式传输策略

2.4 仿真结果

2.5 小结

第三章 基于网络编码的分布式传输

3.1 系统模型

3.2 联合分布式缓存与传输

3.3 仿真结果

3.4 小结

第四章 基于马尔科夫的网络拓扑更新

4.1 基于马尔科夫的网络优化

4.2 网络拓扑的状态转移

4.3 仿真分析

4.4 小结

第五章 总结与展望

5.1 本论文的总结

5.2 下一步的工作方向

致谢

参考文献

作者在读期间的研究成果