内容分发网络的效用计算与性能优化

论文摘要

随着互联网的快速发展,用户对网络资源的访问需求也一直在迅速增加。因此,互联网内容提供商会经常面临网络资源访问拥堵,服务性能下降,终端用户的网络服务体验(QOS)下降等问题,这不仅会提高内容提供商的运营风险和成本,也会限制内容提供商的服务规模和范围。为了解决上述问题,如今越来越多的互联网内容提供商使用内容分发网络(CDN)来为终端用户分发内容,以此来改善用户的网络访问体验,降低内容提供商的运营风险和成本,扩大内容提供商的服务规模和范围。本文介绍了多台副本服务器之间进行协作服务的工作原理,即“内容分发网络”,并对内容分发网络的相关技术进行了研究。与该领域的其他相关研究有所不同,本文的研究重点在于内容分发网络的效用计算方法,并以效用计算为基础提出了先进、高效、可扩展、高性能且成本效益高的内容分发性能优化解决方案。本文提出的性能优化方案能克服现有内容提供商所面临的资源供应过度和性能下降等问题,从而改善互联网终端用户的网络服务体验。本文的主要研究工作包括以下几点：1)确定CDN所面临的研究挑战和核心问题,系统了解CDN的工作原理和该领域的相关技术,介绍CDN的发展历程。2)介绍一种CDN的服务效用模型,该模型不仅可以捕获系统网络流量状况,而且能够体现副本服务器之间的协作能力。在服务效用模型中介绍了服务效益的概念,并对CDN的内容服务效用提出量化标准。服务效用模型为设计内容分发性能优化方案奠定了良好的基础。3)提出内容分发性能优化方案,例如服务器选择策略和请求重定向算法,以此来提高CDN的系统服务效益,减轻不平衡的负载状况,降低请求重定向成本。本文提出了两种请求重定向算法(贪心算法和启发式算法)作为内容分发性能优化方案,两种算法都是基于CDN服务效用模型提出的,采用了服务效用模型中的服务效用量化标准。4)对CDN服务效用模型和内容分发性能优化方案进行仿真模拟实验,比对分析实验结果,以此来验证服务效用模型和性能优化方案对CDN整体性能的提升和终端用户网络服务体验的改善。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究目的和内容
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 内容分发网络
• 2.1 CDN基本介绍
• 2.2 CDN的基本组件
• 2.3 CDN服务费用与服务质量
• 2.4 内容交付方式
• 2.5 请求重定向系统
• 2.6 CDN的发展历程
• 2.7 结语
• 第三章 CDN的服务效用和请求重定向贪心算法
• 3.1 概述
• 3.2 CDN服务效用模型
• 3.2.1 CDN内容服务效用系统
• 3.2.2 服务效益与服务效用
• 3.2.3 CDN系统的服务效用
• 3.3 请求重定向贪心算法
• 3.4 仿真模拟实验方法
• 3.5 仿真模拟实验结果
• 3.5.1 终端用户的性能指标
• 3.5.2 副本服务器的性能指标
• 3.5.3 内容源服务器的性能指标
• 3.6 结语
• 第四章 CDN请求重定向启发式算法
• 4.1 概述
• 4.2 请求重定向问题
• 4.2.1 重定向成本
• 4.2.2 CDN系统的服务效用
• 4.3 请求重定向启发式算法
• 4.4 仿真模拟实验和实验结果
• 4.4.1 CDN的性能指标
• 4.4.2 终端用户的性能指标
• 4.4.3 内容源服务器的性能指标
• 4.4.4 实验结果讨论
• 4.5 结语
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在校期间发表的学术论文