Earticle

Multi-media is more and more popular in all levels of education for its vivid picture and video. Due to the increasing number of videos and pictures in school server, how terminal computers in classrooms access multimedia at low cost is an important problem to solve. A novel dynamic scheduling algorithm of PCASGP (Proxy caching algorithm based on segment group popularity for streaming media). Based on the popularity of the segment group, content of proxy caching would be replaced and data size would in proportion of segment popularity. The cache window size would be updated dynamically with the access time based on the algorithm. Results of simulation shows that the algorithm is quite adaptable and can gain more average number of streaming media objects with less delayed access ratio.

멀티미디어 스트리밍 데이터는 용량이 매우 크고 순차적으로 접근이 이루어지는 특성이 있어 전통적인 캐슁 환경에서 입출력의 성능을 개선하기 위해 널리 사용되고 있는 LRU 알고리즘이 효과적이지 못한 것으로 알려져 있다. 이에 대한 실험적인 분석은 인터벌 기반 캐슁의 LRU 대비 성능 상의 비교 우위를 통해 입증된 바 있으나, 이론적인 근거가 증명되지는 않았다. 본 논문에서는 멀티미디어 스트리밍 환경을 위한 캐슁의 최적성을 분석하기 위해 캐쉬 성능 평가 모델을 설계하고, 이론적으로 최적인 캐슁 알고리즘을 인터벌 캐슁에 기반해서 설계한다. 그런 다음 설계된 알고리 즘이 스트리밍 데이터의 캐쉬 미스를 최소화하는 교체 알고리즘임을 제안된 모델에 근거한 최적성 분석을 통해 입증한다.

Multimedia streaming data is very large in size and accessed sequentially, making the LRU(Least Recently Used) algorithm widely used to improve I/O performance in traditional caching environments ineffective. Experimental analysis of this has shown the superiority of interval-based caching over LRU, but the theoretical basis has not been proven. In this paper, we design a cache performance model to analyze the optimality of caching for multimedia streaming environments and design a theoretically optimal caching algorithm based on interval caching. Then, we show that the algorithm we design is an optimal algorithm that minimizes cache misses of streaming data based on the proposed model.

최근 들어 320Mbps의 속도를 지원하는 IEEE 802.11n표준의 등장으로 인해 기업의 사무실, 대학캠퍼스, 산업용 창고 등 다양한 분야에서 광범위하게 IEEE 802.11 기반의 무선랜 사용이 증가하고 있다. 그러나 IEEE 802.11에서 제안하고 있는 사용자 인증과 세션 키 도출 방식은 사용자의 이동이 빈번한 무선랜 환경에서 안전하고 빠른 핸드오프를 지원하기에는 많은 문제점을 내포하고 있다. 본 논문은 이러한 문제점들을 해결하기 위해 난수집합과 PMK Caching기능을 이용한 4-Way 핸드쉐이크 프로토콜보다 안전하고 효율적인 2-Way 핸드쉐이크 프로토콜을 제안한다.

Recently, with an advent of IEEE 802.11n standard to support maximum speed of 320Mbps, use of WLAN based on IEEE 802.11 is increasing in the various fields including offices of the enterprise, campus of the colleges and warehouse for industry. However, both user authentication and session key derivation method presented in IEEE 802.11 have many problems in supporting secure and fast handoff in the WLAN environment where users move frequently. In this paper, that a new 2-Way Handshake protocol in proposed which is more secure and efficient than the 4-Way Handshake protocol using a random number set and PMK Caching in the IEEE 802.11i to solve the security problems.

트랜스코딩에 관련된 연구들은 비디오 스트리밍에 대한 품질관련 연산들을 제공해 주었으나 트랜스코딩 과정에서 발생하는 연산지연과 전송지연에 대한 고려가 부족하였다. 또한 비디오 스트리밍에 대한 캐슁기법과 관련된 연구들은 비디오 스트리밍 서버와 클라이언트 사이의 전송지연을 줄여주는 장점을 제공하는 반면, 트랜스코딩과의 협업을 위한 연동들은 드물었다. 본 논문에서는 대역폭이 유선망에 비해 상대적으로 빈약한 무선망 채널을 통해 연속적인 비디오 스트리밍 서비스를 제공하는 과정 중에 발생하는 전송지연과 연산지연을 동시에 극복할 수 있도록 해주는 통합 시스템 아키텍처와 캐슁 알고리즘을 제안한다.

트랜스코딩에 관련된 연구들은 비디오 스트리밍에 대한 품질관련 연산들을 제공해 주었으나 트랜스코딩 과정에서 발생하는 연산지연과 전송지연에 대한 고려가 부족하였다. 또한 비디오 스트리밍에 대한 캐슁기법과 관련된 연구들은 비디오 스트리밍 서버와 클라이언트 사이의 전송지연을 줄여주는 장점을 제공하는 반면, 트랜스코딩과의 협업을 위한 연동들은 드물었다. 본 논문에서는 대역폭이 유선망에 비해 상대적으로 빈약한 무선망 채널을 통해 연속적인 비디오 스트리밍 서비스를 제공하는 과정 중에 발생하는 전송지연과 연산지연을 동시에 극복할 수 있도록 해주는 통합 시스템 아키텍처와 캐슁 알고리즘을 제안한다.

This paper presents a caching algorithm that offers better reconstructed data quality to the requesters than a probabilistic caching scheme while maintaining comparable network performance. It decides whether an incoming data packet must be cached based on the dynamic caching probability, which is adjusted according to the priorities of content carried by the data packet, the uncertainty of content popularities, and the records of cache events in the router. The adaptation of caching probability depends on the priorities of content, the multiplication factor adaptation, and the addition factor adaptation. The multiplication factor adaptation is computed from an instantaneous cache-hit ratio, whereas the addition factor adaptation relies on a multiplication factor, popularities of requested contents, a cache-hit ratio, and a cache-miss ratio. We evaluate the performance of the caching algorithm by comparing it with previous caching schemes in network simulation. The simulation results indicate that our proposed caching algorithm surpasses previous schemes in terms of data quality and is comparable in terms of network performance.

A hard disk, which can be classified as an external storage is usually capacious and economical. In spite of the attractive characteristics and efforts on the performance improvement, however, the operation of the hard disk is apparently slower than a processor and the advancement has also been slowly conducted since it is based on mechanical process. On the other hand, the advancement of the processor has been drastically performed as semiconductor technology does. So, disk I/O sub-system becomes bottleneck of computer systems' performance. For this reason, the research on disk I/O sub-system is in progress to improve computer systems' performance. In this paper, we proposed multi-level LRU scheme and then apply it to the computer systems with buffer cache and disk cache. By applying the proposed scheme to computer systems, the average access time to disk blocks can be decreased. The efficiency of the proposed algorithm was verified by simulation results.

본 논문에서는 소형셀 환경에서 사용자의 context를 반영한 local caching 알고리즘을 제안한다. 소형셀 내부에 캐시를 이용하면 코어망으로 전달되는 트래픽을 감소시킬 뿐만 아니라 네트워크 비용을 절감시키고 통신의 성능을 증가시킬 수 있다. 제안하는 알고리즘은 소형셀 특성을 활용해 각 소형셀 사용자에 맞는 적절한 데이터를 캐시에 저장한다. 이를 통해 제한된 캐시저장 공간을 효율적으로 사용하고 고전적인 웹 캐시 방식에 비해 캐시 적중률을 높였다. 성능분석을 위해 코어망 트래픽 감소량을 나타내는 cache efficiency를 정의하고 제안한 알고리즘의 성능을 검증한 결과 기존 웹 캐시 방식에 비해 200%의 성능향상이 있었다.

In this paper, we propose a smallcell local caching algorithm under user's context in smallcell environment. The proposed system reduces traffic to core network and the network cost, but increases it's performance. The proposed algorithm precache suitable files using smallcell's regional characteristics and target's personality. It can adjusts a storage allocation to make effective usage of our limited cache storage capacity. In order to evaluate the performance of the proposed cache algorithm, we define the cache efficiency, the decrement of core network traffic. The simulation results show that the proposed algorithm can improve performance by about 200% compared to existing web cache scheme.

본 논문에서는 실제 모바일 환경에서의 멀티미디어 컨텐츠의 요청 패턴을 분석하고 그 결과를 반영한 캐싱 알고리즘을 제안한다. 로그 데이터를 분석한 결과 컨텐츠의 연속적인 요청이 매우 짧은 시간 동안 이루어지는 시간적인 특성을 발견했으며, 컨텐츠의 다른 버전 사이의 요청 시간이 짧음을 통해서 버전별 컨텐츠의 요청이 응집되어 나타남을 확인했다. 제안된 알고리즘에서는 시간적인 특성과 컨텐츠의 인기도 특성을 반영하기 위해 측정 시간 윈도우 내에서 컨텐츠의 요청 횟수를 측정하고, 요청 횟수의 임계값 이상의 컨텐츠에 대해서 유지 시간 단위만큼의 컨텐츠 만료 시간을 정한다. 또한 공간적인 특성을 이용하여 컨텐츠가 캐시에서 제거될 때, 만료시간이 지난 컨텐츠의 다른 버전을 동시에 캐시에서 제거하는 방법을 사용한다 실험 결과 캐시의 크기가 작은 경우 제안된 알고리즘이 기존 알고리즘에 비해 $1-5\%$ 정도 성능향상을 보였다.

본 논문에서는 실제 모바일 환경에서의 멀티미디어 컨텐츠의 요청 패턴을 분석하고 그 결과를 반영한 캐싱 알고리즘을 제안한다. 로그 데이터를 분석한 결과 컨텐츠의 연속적인 요청이 매우 짧은 시간 동안 이루어지는 시간적인 특성을 발견했으며, 컨텐츠의 다른 버전 사이의 요청 시간이 짧음을 통해서 버전별 컨텐츠의 요청이 응집되어 나타남을 확인했다. 제안된 알고리즘에서는 시간적인 특성과 컨텐츠의 인기도 특성을 반영하기 위해 측정 시간 윈도우 내에서 컨텐츠의 요청 횟수를 측정하고, 요청 횟수의 임계값 이상의 컨텐츠에 대해서 유지 시간 단위만큼의 컨텐츠 만료 시간을 정한다. 또한 공간적인 특성을 이용하여 컨텐츠가 캐시에서 제거될 때, 만료시간이 지난 컨텐츠의 다른 버전을 동시에 캐시에서 제거하는 방법을 사용한다 실험 결과 캐시의 크기가 작은 경우 제안된 알고리즘이 기존 알고리즘에 비해 $1-5\%$ 정도 성능향상을 보였다.

처리기와 디스크의 속도 차가 커지고 있어 I/O subsystem이 컴퓨터 시스템의 성능향상에 병목 현상을 일으키게 된다. 이러한 처리기와 디스크와의 속도 차를 극복하기 위한 한 방법으로 캐쉬가 사용되고 있다. 캐쉬를 사용하면 디스크 블록에 대한 접근 횟수를 줄일 수 있어 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 버퍼 캐쉬와 디스크 캐쉬를 가지는 시스템에서 서로 독립적으로 캐쉬가 관리되어 다수의 디스크 블록이 중복되게 유지되는 문제를 해결하기 위하여 디스크 블록의 중복을 최소화함으로 시스템의 성능을 개선하는 캐쉬 관리 기법을 제안하였다 시뮬레이션을 통하여 제안된 기법을 적용하였을 경우 디스크 블록에 대한 평균 접근 지연시간이 감소됨을 확인하였다.

The speed gap between processors and disks is a serious problem. So, I/O sub-system limits the performance of computer system. To overcome the speed gap, caches have been used in computer system. By using cache, the access times to disk blocks can be reduced and the performance of computer system can be improved. In this paper, we proposed an efficient cache management algorithm for computer system which have buffer cache and disk cache. The proposed algorithm can minimize the duplicated blocks between buffet cache and disk cache. We evaluate the proposed algorithm by trace-driven simulation. The simulation results show that the proposed algorithm can reduce the mean access time to disk blocks.

Efficient using of web cache is becoming important factor that decide system management efficiency in web-Based system. Cache performance depends heavily on replacement algorithms, which dynamically select a suitable subset of objects for caching in a finite space. However, replacement algorithm on web cache has many differences than traditional replacement algorithm. In this paper, a web-caching algorithm is proposed for efficient operation of web base system. The algorithm is designed based on a divided scope that considered size reference characteristic and heterogeneity on web object. The performance of the algorithm is analyzed with an experiment. With the experiment results, the algorithm is compared with previous replacement algorithms, and its performance is confirmed ith an improvement of response speed.

이동성 기반의 기존 엣지 캐싱 연구에서는 인기도가 짧은 시간 급격하게 변화하는 SNM(Shot Noise Model) 콘텐츠를 반영하지 않았다. 동적 인기도 특성을 다루지 않는 경우, 잦은 캐시 미스가 발생하므로 SNM 콘텐츠를 고려하는 것은 중요하다. 이에 본 논문은 이동성을 고려한 기존 연구에 SNM 콘텐츠를 함께 고려하고, 시뮬레이션을 통해 기존 연구 대비 제안 알고리즘의 향상된 캐시 적중률을 확인한다.

컴퓨터시스템에서 메모리시스템은 계층적인 구조를 갖는다. 외부기억장치에 해당하는 디스크는 용량이 크고 가격이 저렴하지만 동작은 기계적인 특성에 기반을 두고 있어 주기억장치에 비하여 매우 느리고 디스크의 성능 향상도 매우 느리게 이루어지고 있지만 처리기는 반도체기술의 발전으로 속도향상이 매우 빠르게 이루어지고 있다. 따라서 저속의 디스크 입출력서브시스템은 컴퓨터시스템의 전체 성능에 병목(bottle neck)을 일으키고 있다. 컴퓨터시스템내의 디스크 입출력 서브시스템의 성능을 개선함으로 컴퓨터시스템의 전체 성능개선을 실현하는 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 처리기가 필요로 할 가능성이 높은 디스크블록을 버퍼캐시와 디스크 캐시에 효율적으로 유지하여 디스크블록 평균접근시간을 줄임으로 컴퓨터시스템의 성능을 향상시키는 개선된 알고리즘인 multi-level LRU 기법을 제안하였고 이를 버퍼캐시와 디스크 캐시를 가지는 시스템에 적용하였다. 시뮬레이션을 통하여 제안된 방안의 성능을 평가하였다.

A hard disk. which can be classified as an external storage is usually capacious and economical. In spite of the attractive characteristics and efforts on the performance improvement, however, the operation of the hard disk is apparently slower than a processor and the advancement has also been slowly conducted since it is based on mechanical process. On the other hand. the advancement of the processor has been drastically performed as semiconductor technology does. So, disk I/O sub-system becomes bottleneck of computer systems' performance. For this reason. the research on disk I/O sub-system is in progress to improve computer systems' performance. In this paper, we proposed multi-level LRU scheme and then apply it to the computer systems with buffer cache and disk cache. By applying the proposed scheme to computer systems. the average access time to ask blocks can be decreased. The efficiency of the proposed algorithm was verified by simulation results.

본 논문은 SSD를 캐쉬로 사용하는 하이브리드 저장장치에서 캐쉬에 저장할 데이터를 찾기 위한 BLOCS 기법을 제안한다. 시퀀스 패턴 마이닝을 사용하는 BLOCS 기법은 파일시스템에서 호출하는 섹터들의 연관성을 발생한 순서를 고려하여 빈번히 요청되는 섹터들의 집합을 생성한다. 비교 분석을 위해 탐색거리(DIST) 기반 기법과 요청 빈도(FREQ) 기반 기법 그리고 빈도와 크기의 곱(F-S) 기반 기법을 제안하였다. 제안한 캐슁 기법을 평가하기 위해 하이브리드 캐슁 시뮬레이터를 개발하여 적중률과 응답시간 정보를 얻는다. 부팅 시 발생하는 I/O의 흐름자료와 10개의 응용프로그램들의 실행 시나리오에서 발생한 I/O 흐름자료를 수집하여 캐쉬 시뮬레이터의 입력으로 사용하였다. 실험 결과 부팅 흐름자료에서 제안한 BLOCS 기법이 61%의 적중률을 나타내서 적중률이 가장 낮았던 거리 우선 기반 기법에 비해 15% 더 높은 적중률을 보였다.

In this paper, we propose BLOCS algorithm to find sequence of data that should be saved in cache device of hybrid storage system which uses SSD as a cache device. BLOCS algorithm which uses a sequence pattern mining scheme, creates a set of frequently requested sectors with respect to requested order of sectors. To compare the performance of the proposed scheme, we introduce Distance (DIST) based scheme, Request Frequency (FREQ) based scheme, and Frequency times Size (F-S) based scheme. We measure the hit ratio and I/O latency of different caching schemes using hybrid storage caching simulator. We acquired booting workload along with ten scenarios of launching applications and use the workloads as input to the cache simulator. After experiment with booting workload, we find that BLOCS scheme gives hit ratio of 61% which is about 15% higher than the least performing DIST scheme.

클라이언트의 캐쉬된 데이터 관리는 클라이언트 응용의 정확성을 보장하기 위해 필요하다. 캐쉬 일관성 알고리즘은 탐지 기반과 회피 기반의 두 부류가 있다. 탐지 기반의 캐쉬 일관성 방법은 일단 비일관된 데이터의 접근을 허용하고 완료하기 전 캐쉬된 데이터의 유효성을 검사한다. 반면, 회피 기반의 알고리즘 하에서 트랜잭션은 비일관된 데이터를 접근할 기회를 전혀 갖지 않는다. 이 논문에서는 회피 기반의 버전을 이용한 새로운 캐쉬 일관성 알고리즘을 제안한다. 제안하는 방법은 서버와 클라이언트에 이중 버전을 유지하여 단일 버전만 사용한 방법에 비하여 콜백으로 인한 메시지 교환을 제거하고 트랜잭션의 철회율을 감소시킬 수 있다. 또한 갱신 전달을 위하여 무효화와 전파를 혼합하여 사용함으로써 캐쉬 실패를 최소화하였다.

Cached data management of clients is required to guarantee the correctness of client's applications. There are two categories of cache consistency algorithms : detection-based and avoidance-based cache consistency algorithm. Detection?.based schemes allow stale data access and then check the validity of any cached data before they ran be allowed to commit. In contrast, under avoidance-based algorithms, transactions never have the opportunity to access stale data. In this paper, we propose a new avoidance-based cache consistency algorithm make use of version. The proposed method maintains the two versions at clients and servers, so it has no callback message and it can be reduced abort ratio of transactions compare with the single-versioned algorithms. In addition to, the proposed method can be decreased cache miss using by mixed invalidation and propagation for remote update action.

인터넷 사용의 급격한 증가로 인해 웹 정보의 양적 팽창과 더불어 네트워크 병목현상과 웹 서버의 과부하 문제가 증가함에 따라 사용자의 접근 지연시간도 증가하게 되었다. 이러한 접근 지연 시간을 줄이는 방안으로 프록시 캐싱(Proxy Caching)이 사용되었고, 효율적인 프록시 서버 캐시 운영을 위한 캐시 교체정책에 관한 연구가 많이 진행되어 지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 서버의 오버헤드를 줄이면서, 캐시에 저장되어 있는 오브젝트를 요청한 클라이언트에게 짧은 지연시간에 전달하고자 하는 개선된 교체 정책 알고리즘을 제안하고 실험을 통해 성능을 평가한다.

최근 스마트 디바이스 및 스트리밍 서비스의 수요 증가에 따른 네트워크 트래픽을 효과적으로 관리하기 위한 방법으로 Mobile Edge Computing(MEC)기술이 주목받고 있다. MEC는 Base Station(BS)과 같은 네트워크 엣지에 캐시를 설치함으로써 사용자에게 보다 가까운 곳에서 서비스를 제공하므로 낮은 지연시간을 제공하고, 네트워크 부하를 감소시킬 수 있다. 또한, 엣지 네트워크에서 사용자는 가장 가까운 BS와 연결되는 것보다 요청된 콘텐츠가 캐싱되어 있는 BS와 연결하는 것이 서비스 지연시간 감소에 유리하다. 따라서 본 논문에서는 캐시 적중률 향상을 위한 이동성 기반 캐싱 및 사용자 연결(user association)알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 체류시간과 콘텐츠 요청 유사도를 토대로 사용자 연결을 결정하고 콘텐츠를 캐싱한다. 시뮬레이션을 통해 기존 연구 대비 제안 알고리즘의 향상된 캐시 적중률과 감소된 지연시간을 확인한다.

Mobile Edge Computing(MEC) is considered as a promising technology to effectively support the explosively increasing traffic demands. It can provide low-latency services and reduce network traffic by caching contents at the edge of networks such as Base Station(BS). Although users may associate with the nearest BSs, it is more beneficial to associate users to the BS where the requested content is cached to reduce content download latency. Therefore, in this paper, we propose a mobility-aware joint caching and user association algorithm to imporve the cache hit ratio. In particular, the proposed algorithm performs caching and user association based on sojourn time and content preferences. Simulation results show that the proposed scheme improves the performance in terms of cache hit ratio and latency as compared with existing schemes.

1990년대 초반에 등장한 인터넷을 기반으로 하는 서비스 중에 하나인 웹은 대중적인 인기를 확보하여 사용량이 기하급수적으로 증가하고 있다. 인터넷 사용자와 서비스 제공자의 증가에 따라 같은 객체에 대한 중복요청이 네트워크 대역폭의 상당 부분을 차지하여 불필요하게 낭비되며 일부 인기있는 서버로 부하가 집중되어 응답시간이 길어지게 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 인터넷 캐슁기법이 도입되어 연구되어 왔다. 사용자의 지연시간 및 네트워크 전송용량이 사용효율은 어떻게 캐슁을 설계하고 운영하는가에 따라 많은 영향을 받게 된다. 본 논문에서는 인터넷 캐슁을 위해 설계된 기존의 전략들을 살펴보고 우리의 새로운 알고리즘을 제안한다. 그리고, 각 알고리즘의 성능을 trace-driven 모의실험을 통해 검증한다.