[發(fā)明專利]一種分布式系統(tǒng)訪問(wèn)性能優(yōu)化的自適應(yīng)預(yù)取控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810658112.4
• 申請(qǐng)日: 2018-06-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108769253B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱莉;樂(lè)元欣;吳敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08;H04L12/24
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

1.一種分布式系統(tǒng)訪問(wèn)性能優(yōu)化的自適應(yīng)預(yù)取控制方法，其特征在于，所述分布式系統(tǒng)訪問(wèn)性能優(yōu)化的自適應(yīng)預(yù)取控制方法包括：

第一步，建立分布式系統(tǒng)環(huán)境下的系統(tǒng)模型；服務(wù)端Server由應(yīng)用服務(wù)器集群組成，不考慮內(nèi)部請(qǐng)求分發(fā)的具體情況，對(duì)外提供統(tǒng)一的服務(wù)接口；存儲(chǔ)端Storage由存儲(chǔ)服務(wù)器集群組成，不考慮文件具體的獲取過(guò)程，對(duì)外提供統(tǒng)一的服務(wù)器接口；客戶端Client與服務(wù)端Server的網(wǎng)絡(luò)帶寬為b Mbps，服務(wù)端Server與存儲(chǔ)端Storage間的網(wǎng)絡(luò)帶寬為d Mbps；客戶端數(shù)據(jù)請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)間中，包括服務(wù)端從存儲(chǔ)端獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間t₁和客戶端從服務(wù)端獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間t₂；服務(wù)端采用LVS-DR直接路由模式，每個(gè)客戶端與應(yīng)用服務(wù)器之間有各自的通路l_i，不受其它客戶端影響；服務(wù)端Server與存儲(chǔ)端Storage之間的路徑l_s由各個(gè)客戶公用；預(yù)取不會(huì)對(duì)t₁造成影響，會(huì)對(duì)t₂造成影響；額外的預(yù)取請(qǐng)求會(huì)增加l_s的負(fù)載；

系統(tǒng)用戶請(qǐng)求到達(dá)率、正常請(qǐng)求的到達(dá)率和預(yù)取請(qǐng)求的到達(dá)率分別為λ、λ_n和λ_p，通過(guò)預(yù)取文件滿足的用戶請(qǐng)求率為λ-λ_n；預(yù)取數(shù)據(jù)被使用的概率為P；其中，由預(yù)測(cè)機(jī)制預(yù)測(cè)得到k個(gè)候選數(shù)據(jù)集{I₁,I₂,I₃,…,I_k}，以及k個(gè)候選數(shù)據(jù)集的訪問(wèn)概率(P₁,P₂,P₃,…,P_k)；

第二步，計(jì)算代價(jià)函數(shù)C_p衡量系統(tǒng)的綜合性能；

先預(yù)測(cè)將要被訪問(wèn)的頁(yè)面，然后采用一定的預(yù)取控制機(jī)制實(shí)時(shí)地確定預(yù)取閾值決定應(yīng)下載的文件個(gè)數(shù)；利用代價(jià)函數(shù)C_p衡量系統(tǒng)模型的性能，代價(jià)包含延遲代價(jià)和系統(tǒng)資源代價(jià)；預(yù)取控制策略的目標(biāo)為最小化平均請(qǐng)求代價(jià)C_p；

第三步，優(yōu)化預(yù)取請(qǐng)求率λ_p；

P和λ已知，λ_p的最優(yōu)值使得系統(tǒng)模型中每個(gè)用戶請(qǐng)求的平均代價(jià)最小；

P＝1，當(dāng)λ_p＝λ時(shí)，C_p最小，所有訪問(wèn)概率為1的文件都應(yīng)該預(yù)取；

相反，P＝0，當(dāng)λ_p＝0時(shí)，C_p最小；當(dāng)訪問(wèn)概率為0時(shí)，要使C_p最小，不應(yīng)該預(yù)取任何文件；對(duì)于0＜P＜1,對(duì)C_p做如下處理，關(guān)于C_p對(duì)λ_p求導(dǎo)得：

s為平均文件大小，α_D為延遲代價(jià)，ρ為網(wǎng)絡(luò)負(fù)載；

第四步，確定預(yù)取閾值T；

根據(jù)預(yù)取數(shù)據(jù)被使用的概率P確定預(yù)取閾值T；

第五步，基于預(yù)取閾值T的預(yù)取控制方法；

設(shè)外部預(yù)測(cè)模塊輸出預(yù)取請(qǐng)求隊(duì)列hint；對(duì)于hint中的每一個(gè)預(yù)測(cè)對(duì)象I，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息為：I<TYPE,u_i,st_i,et_i,p>，其中TYPE是預(yù)測(cè)對(duì)象的數(shù)據(jù)類型；u_i是預(yù)測(cè)對(duì)象的URL地址；st_i是預(yù)測(cè)開(kāi)始時(shí)間；et_i是預(yù)測(cè)結(jié)束時(shí)間，p是預(yù)測(cè)對(duì)象的訪問(wèn)概率；有效預(yù)測(cè)時(shí)間△t＝et_i-st_i；預(yù)測(cè)隊(duì)列根據(jù)預(yù)測(cè)開(kāi)始時(shí)間進(jìn)行排序，相同數(shù)據(jù)在隊(duì)列中不止一個(gè)，需要移除隊(duì)列中的重復(fù)數(shù)據(jù)。