Предлагаемое решение

Предлагается подход к повышению эффективности предоставления услуги «Телевидение, сдвинутое по времени» (tsTV), при котором устанавливаются распределенные кэш-серверы в узлах агрегации, взаимодействующие как между собой, так и иерархически. В работе представлена аналитическая модель решения «Телевидение, сдвинутое по времени», основанная на кэшировании со скользящим интервалом с фиксированным размером окна, предлагающая метод оценки необходимого пространства для хранения контента в сети.

Рассмотрим алгоритм кэширования услуг «Телевидения, сдвинутого по времени». Так как целесообразно хранить только сегменты телепрограммы, то объем прокси-серверов может быть ограничен до нескольких гигабайт, что позволит, в свою очередь, сократить объем ресурсов центрального сервера tsTV, и в результате снизить стоимость развертывания услуги. Разделим логически кэш прокси-сервера на две части: на малую часть КЭШ_м (размером
не более 1 Гб) и основную часть КЭШ_б. При этом будем считать, что КЭШ_м будет использоваться для кэширования первых нескольких минут каждой вновь запрошенной абонентом телепрограммы (для определения ее начальной популярности). Часть КЭШ_б будет использоваться для хранения сегментов (с растущими или скользящими окнами) наиболее популярных в данный момент телепрограмм. В свою очередь, разделим логически КЭШ_б на два отдельных хранилища. Часть КЭШ_бу будет хранить только уникальные сегменты телевизионных программ, и будет общей для всех узлов, находящихся на одном уровне доступа. При этом будем считать, что все прокси-серверы знают, какие уникальные сегменты хранятся на других прокси-серверах. Таким образом, все части КЭШбу всех прокси-серверов представляют собой один большой кэш, главным образом, для разгрузки центрального сервера tsTV. Вторая часть КЭШ_бп будет использоваться для хранения наиболее популярных сегментов телевизионных программ. Основным назначением этой части является разгрузка сети доступа, при этом используется механизм совместного кэширования. Фактический размер каждого сегмента в части КЭШ_бп будет определен и, при необходимости, изменен после каждого интервала А.

Рис. 2. Принципы алгоритма кэширования с использованием прокси

На рисунке 2 представлены основные принципы алгоритма кэширования. В течение интервала А запросы просмотра программы абонентами поступают на прокси-серверы. Каждый раз показатель популярности Пп обновляется на прокси-сервере p для программы tvi. Этот показатель будет использоваться для определения популярности программы, принимая во внимание значение удаленности прокси-сервера, на котором она хранится.

Это означает, что популярная программа не будет сохраняться в кэш, поскольку соседний прокси-сервер уже сохранил эту программу. Параметр П_п рассчитывается следующим образом: каждый раз, когда запрос программы tvi поступает на прокси-сервер, показатель Пп увеличивается или на единицу или (в случае, если в сети находится несколько прокси-серверов) на число сетевых сегментов между прокси-сервером p и прокси-сервером, на котором хранится программа. После каждого интервала А все сегменты, находящиеся в КЭШ_м в режиме занятости (то есть обслуживающие запросы абонентов) сохраняются в КЭШ_б. Часть КЭШ_бп наполняется сегментами с растущими окнами для самых популярных телепрограмм (с максимальными значениями П_п). Остальные сегменты удаляются из КЭШ_м, а значения П_п обнуляются.

Поскольку все прокси-серверы имеют информацию о состоянии соседних прокси-серверов, все части КЭШ_бу могут быть эффективно заполнены, а остальное место (КЭШ_бп) может быть использовано для хранения контента, наиболее популярного локально.