Page 349 - 《软件学报》2021年第9期

刘嘉琦 等:一种基于两级缓存的协同缓存机制 2973

存内容.因此,BidCache 有更合理的内容放置策略,缓存的内容更多,内容命中率更高.当缓存空间越来越大时,
ProbCache 缓存的内容越来越多,两种方法缓存的内容种类差距变小,命中率也就越来越接近.
图 4(b)展示了不同缓存空间大小对平均传输跳数的影响.从图中可以看出:当缓存空间较小时,由于 On-
path 缓存策略可以将最为热门的内容缓存在网络边缘,所以在平均跳数上优势较为明显;而 OH 因为需要对所
有请求重定向到特定节点,其请求和响应的平均跳数最大.但随着缓存空间的增大,CSTC 与 OH 在跳数上的下
降较为明显,而另外 4 种 On-path 策略对缓存空间大小的变化并不敏感.这是因为当缓存空间增大时,CSTC 与
OH 可以缓存下来更多不同的内容,从而大幅减少转发至域外的请求数量,多数请求在域内命中,总的平均跳数
也随之下降.

(a) 请求命中率 (b) 平均传输跳数
Fig.4 Impact of cache size
图 4 缓存大小的影响
3.3.3 内容热度的影响
已有研究表明,网络中内容热度分布服从 Zipf 分布.本节探究了 Zipf 分布参数α对缓存性能的影响.从图
5(a)中我们可以看出:随着参数α值的增大,内容的热度收敛更加明显,更多的请求集中在少数的热门内容上,导
致请求的整体命中率提高.这是因为各节点只需将较为热门的少许内容进行存储,便能达到较高的命中率.从图
中可以看出:CSTC 的命中率要高于 OH,但随着参数α的增大,二者的命中率逐渐趋于相同.这是由于参数α较小
时,内容热度较不明显,OH 虽然缓存的内容多样性更丰富,但由于较差的热度感知能力,多数都为请求率较低的
非热门内容.图 5(b)展示了不同参数α下,各缓存机制的平均传输跳数.CSTC 的平均传输跳数不仅优于简单哈希
机制,在多数情形下也优于各种 On-path 缓存机制.这是因为虽然 On-path 缓存机制极大地减少了命中内容的往
返跳数,但由于存在着大量的冗余,其缓存内容的多样性较差,命中率也较低.当内容在域内没有命中时,就要将
请求转发至域外,导致跳数的大幅增加.

(a) 请求命中率 (b) 平均传输跳数
Fig.5 Impact of content popularity
图 5 内容热度的影响