Earticle

Multi-media education system is more and more widely used in all levels of education. In order to decrease cost of multi-media system and keep efficiency with increasing multi-media materials, proxy cache algorithm has been widely studied. Based on analysis of existing research of proxy cache results, an improved proxy coaching strategy of prefix cache and postfix merging is proposed. The strategy can dynamically adjust prefix cache size with the object access change. A more effective method of steaming merging has been proposed with multicast used in postfix portion. The results show that the improved strategy can effectively utilize proxy cache resource, shorten time delay and save band width.

인터넷과 같은 WAN환경에서 멀티미디어 전송품질을 향상시키기 위해서 Proxy Cache가 많이 이용되고 있으며, 이에 기반하여 클라이언트에게 실시간으로 연속미디어를 서비스하기 위한 여러 가지 전송기법들이 요구되어지고 있다. 본 논문에서는 Proxy Cache안에 일정양의 메모리를 Relay Buffer로 할당하고 이를 이용한 흐름제어기법을 구현하며, RTSP서버의 전송스케쥴러의 idle time을 이용하는 재전송기법을 제안하고 구현한다. 실험 결과, 제안된 기법은 WAN상에서의 RTSP서버와 Proxy Cache사이 패킷손실량 현저하게 줄일 수 있음을 확인하였다.

The development of proxy caching is essential in the area of video-on-demand (VoD) to meet users' expectations. VoD requires high bandwidth and creates high traffic due to the nature of media. Many researchers have developed proxy caching models to reduce bandwidth consumption and traffic. Proxy caching keeps part of a media object to meet the viewing expectations of users without delay and provides interactive playback. If the caching is done continuously, the entire cache space will be exhausted at one stage. Hence, the proxy server must apply cache replacement policies to replace existing objects and allocate the cache space for the incoming objects. Researchers have developed many cache replacement policies by considering several parameters, such as recency, access frequency, cost of retrieval, and size of the object. In this paper, the Weighted-Rank Cache replacement Policy (WRCP) is proposed. This policy uses such parameters as access frequency, aging, and mean access gap ratio and such functions as size and cost of retrieval. The WRCP applies our previously developed proxy caching model, Hot-Point Proxy, at four levels of replacement, depending on the cache requirement. Simulation results show that the WRCP outperforms our earlier model, the Dual Cache Replacement Policy.

사용자의 요구와 인터넷 어플리케이션의 발달로 규모가 큰 미디어 오브젝트의 수가 급증하고 있다. 따라서 네트워크 전송비용은 반드시 고려해야 하는 중요한 요소이다. 본 논문에서는 기존 프락시 캐시 교체 정책들을 분석하고, 이를 개선한 G-N 및 L-N 정책을 제안한다. 이것은 프락시 캐시 소프트웨어인 'Squid'에서 채택하고있는 GDSF와 LFU-DA 정책에 네트워크 전송 비용을 추가하여 확장한 알고리즘이다. 시뮬레이션을 통하여 기존의 알고리즘과 비교해 본 결과, 평균 응답 시간을 10%이상 감소시킬 수 있었으며, 추가로 드는 비용(Processing Overhead)은 3게 증가하지 아니 하였음을 확인하였다.

Recently, as construction of information infra including high-speed communication networks remarkably expands, more various information services have been provided. Thus the number of internet users rapidly increases, and it results in heavy load on Web server and higher traffics on networks. The phenomena cause longer response time that means worse quality of service. To solve such problems, much effort has been attempted to loosen bottleneck on Web server, reduce traffic on networks and shorten response times by caching informations being accessed more frequently at the proxy server that is located near to clients. And it is also possible to improve internet performance further by allowing clients to share informations stored in proxy caches. In this paper, we perform simulations of hierarchical proxy caches with the 3-level 4-ary tree structure by using real web traces, and analyze cache hit ratio for various cache replacement policies and cache sizes when the delayed-store scheme is applied. According to simulation results, the delayed-store scheme increases the remote cache hit ratio, that improves quality of service by shortening the service response time.

초고속 정보통신망을 비롯한 인프라의 구축이 확대되면서 다양한 종류의 정보 서비스들이 활성화되고 있다. 최근 인터넷의 사용자 수가 크게 증가함에 따라 웹 서버에 걸리는 부하와 통신망의 트래픽이 급증하고 있으며, 이들은 응답시간을 지연시키는 주요 요인이 되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 액세스 빈도가 높은 정보는 클라이언트에 가까이 위치한 프록시 서버에 캐슁함으로써 웹서버의 병목현상을 완화시키고, 통신망의 트래픽을 줄이며, 서비스 응답시간을 줄일 수 있다. 또한 여러 프록시 캐쉬들에 저장된 정보들을 클라이언트들이 공유함으로써 인터넷 성능을 보다 향상시킬수 있다. 본 논문에서는 실제 웹 트레이스를 이용한 시뮬레이션을 이용하여, 3-레벨 4진 트리(3-level 4-ary tree) 구조의 계층적 프록시 캐슁 환경에서 캐쉬 교체 정책에 따른 캐쉬 적중률의 변화를 분석하고, 인터넷 서비스 향상을 위한 최적의 교체방식을 제안한다.

인터넷 사용자의 폭발적인 증가로 인해 웹 서비스는 심각한 성능상의 지연을 보이고 있다. 인기 있는 웹사이트의 입장에서는 많은 요청으로 인하여 원활한 서비스를 제공하기 어렵고, 사용자 또한 만족스러운 수준의 응답시간을 제공받지 못한다. 이에 대한 해결책으로 제시된 웹캐슁은 서버에 대한 요청을 흡수하여 전체적인 교통량을 줄이며 사용자에게는 보다 빠른 응답을 제공한다. 본 논문에서는 미국의 웹 캐쉬 프로젝트인 NLANR(National Laboratory for Applied Network Research)의 최상위 캐쉬들로부터 생성된 트레이스와 서울대에 위치한 교육망 캐쉬의 트레이스를 이용하여 웹 캐쉬 트래픽의 특성들에 관해 분석하고, 이들로부터 얻은 각종 특성 자료를 바탕으로, 미래에 필요하리라고 여겨지는 웹 오브젝트를 미리 가져오는 prefetch 방법을 제시하였으며 그로 인한 효과에 관해 분석하였다. 그 결과, l∼3% 정도 일일 평균 적중률의 향상과 최대 5% 정도의 평균 응답시간의 개선을 기대할 수 있음을 발견하였다.

Explosive growth of Internet populations results performance degradations of web service. Popular web sites cannot provide proper level of services to many requests, and such poor services cannot give user a satisfaction. Web caching, the remedy of this problem, reduces the amount of network traffic and gives fast response to user. In this paper, we analyze the characteristics of web cache traffics using traces of NLANR(National Laboratory for Applied Network Research) root caches and Education network cache in Seoul National University. Based on this analysis, we suggest a method of prefetching and we discuss the gains of our prefetching. As a result, we find proposed prefetching enhances hit rate up to 3%, response time up to 5%.

웹 사용자들의 QoS를 위해 채택되는 프락시 캐쉬의 관리 정책은 크게 페이지 교체와 일관성 유지 정책으로 볼 수 있다. 현재까지 이 두 가지의 연구는 서로간의 관린 유무를 떠나 독립적으로 진행되어 왔다. 본 논문에서는 LRU 페이지 교체 방식에 일관성 유지 정책에서 사용하는 최종 수정 인수의 특성을 도입함으로써 두 정책간의 상호 보완으로 프락시 캐쉬의 효율적 운영이 가능함을 보였다. 프락시 캐쉬의 관리를 위해 다양한 정책이 논의되고 있는 시점에서 이러한 시도는 캐쉬의 히트율 증가와 서버로의 전송 부하 감소 등과 같은 성능 향상을 위한 의미 있는 방법이 될 수 있을 것이다.

Management policies of Web Proxy Cache, for the QoS of Web users, are mainly focused on the page replacement and the data consistency policy. But the two subjects have been studied independently to each other regardless of its possibility of cooperation. In this paper, we introduce the performance improvement obtained by adapting the characteristic of LMF used in data consistency policy to LRU, thus taking the better performance synergy as a result of complementary cooperation. Various policies for the management of Web Proxy Cache are in progress, this study can be a way of performance guide to increase cache hit ratio and reduce the transmission overhead of Web Server.

Because of explosive growth in demand for web-based multimedia applications, proper proxy caching for large multimedia object (especially video) has become needed. For a video object which is much larger in size and has different access characteristics than the traditional web object such as image and text, caching the whole video file as a single web object is not efficient for the proxy cache. In this paper, we propose a proxy caching strategy with the constant-sized segment for video file and an improved proxy cache replacement policy. Through the event-driven simulation under various conditions, we show that our proposal is more efficient than the variable-sized segment strategy which has been proven to have higher hit ratio than other traditional proxy cache strategies.

전통적일 파일 캐쉬나 가상 메모리 시스템과 웹 캐쉬는 다르다. 웹 캐쉬는 WWW상에서 작게는 수백 바이트에서 크게는 수십 메가바이트에 이르는 다양한 크기의 개체를 다루어야 한다. 다양한 크기의 개체를 다루는데 따른 문제점은 캐쉬 성능을 판단하는 매트릭스가 단순한 hit rate가 아니라는 것이다. 기본적인 웹 캐쉬의 성능 매트릭스로는 HR(cache hit rate)와 BHR(byte cache hit rate)가 있으며, 기존에 제시된 캐쉬 정책들은 두 가지 중 하나만을 만족하거나 아니면 어느 것도 만족하지 않는 경우가 대부분이다. 트레이스 드리븐 방식을 이용한 시뮬레이션을 통하여, 기존에 우수성이 입증된 캐쉬 대체 정책과 우리가 제시한 TYPE 대체 정책을 HR과 BHR을 기준으로 비교한다. 우리가 제시한, 파일 타입에 대해 동적으로 할당된 캐쉬 공간을 갖는 캐쉬 대체기법은 각각의 두 성능 매트릭스에 대해서 골고루 우수한 성능을 보였다.

무선환경과 모바일 기기의 발달되고, 모바일 단말기의 보편화로 인해 유선환경에서 제공되던 각종 멀티미디어 서비스가 무선환경으로 옮겨가고 있다. 기존의 웹캐쉬 정책은 그 성능을 이미 검증 받았다. 그러나 그런 정책들은 인기도와 네트워크의 상태만을 고려했기 때문에 무선환경에서는 적합하지 않다. 본 논문에서는 무선환경에서 모바일 호스트의 이동성과 미디어 스트림의 특성을 고려한 캐쉬 교체 정책인 M-LRU를 제안한다. 그리고, 시뮬레이션을 통하여 기존의 LRU정책과 제안한 M-LRU 정책을 비교하였으며, 8-9%의 성능향상이 되었다는 것을 보여준다.

월드 와이드 웹 사용의 폭발적인 증가는 네트워크 트래픽과 서버 부하의 급격한 증가를 초래 하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 웹 프락시 캐싱 기술은 빈번히 요청되는 웹 문서를 사용자와 인접한 위치에 설치된 프락시(proxy)에 저장한다. 캐시 성능을 결정짓는 가장 중요한 요소는 캐시 교체 정책으로서, 가까운 미래에 빈번히 요청될 문서들을 저장하기 위해 사용된다. 캐시 교체 정책이 문서의 인기도를 정확히 예측하기 위해서는 웹 프락시 워크로드의 특성을 반영하는 것이 중요하다. 시간 지역성과 Zipf 빈도 분포는 웹 프락시 워크로드에서 빈번히 관찰되는 특성으로서 문서의 인기도를 예측하기 위한 중요한 속성들이다. 본 논문은 1) LFU를 기반으로 하여 Zipf 빈도 분포를 반영하며, 2) 문서들의 시간에 따른 인기도 감소를 효율적으로 측정하여 시간 지역성을 적응적으로 반영하는 적응형 LFU(ALFU) 캐시 교체 정책을 제안한다. 트레이스 기반의 모의 실험을 통해 다른 교체 정책들과 ALFU를 비교 분석한다. 실험 결과, ALFU는 다른 교체 정책보다 우수한 성능을 보였다.

The explosive increase of World Wide Web usage has incurred significant amount of network traffic and server load. To overcome these problems, web proxy caching replicates frequently requested documents in the web proxy closer to the users. Cache utilization depends on the replacement policy which tries to store frequently requested documents in near future. Temporal locality and Zipf frequency distribution, which are commonly observed in web proxy workloads, are considered as the important properties to predict the popularity of documents. In this paper, we propose a novel cache replacement policy, called Adaptive LFU (ALFU), which incorporates 1) Zipf frequency distribution by utilizing LFU and 2) temporal locality adaptively by measuring the amount of the popularity reduction of documents as time passed efficiently. We evaluate the performance of ALFU by comparing it to other policies via trace-driven simulation. Experimental results show that ALFU outperforms other policies.

최근 스트리밍 미디어는 인터넷 상의 많은 트래픽을 유발하고 있다. 기존의 웹을 위한 객체와 마찬가지로 스트리밍 객체 또한 프록시 시스템을 사용하게 되면 여러 이점이 있긴 하지만, 스트리밍 미디어를 캐슁 하는 방법은 기존의 웹을 위한 객체보다 매우 크고 높은 대역폭을 요구하기 때문에 고려해야 할 점이 많다. 또한 많은 종류의 단말들의 다양한 대역폭을 적절히 서비스 하기 위해서 프록시 기능과 트랜스코딩 기능을 함께 할 수 있는 트랜스코딩 프록시가 유용하다. 기존의 프록시는 객체가 프록시 서버에 저장되어 있거나, 그렇지 않은 경우로만 고려되었으나, 트랜스코딩 프록시에서는 같은 객체의 다양한 버전에 대해서 종합적인 효과를 고려하여 최적의 버전 집합을 저장 해야 한다. 또한 최근의 멀티미디어 캐슁 시스템들은 접근 빈도가 높은 앞부분을 캐슁하여 지연 시간을 줄이고 높은 효율을 얻을 수 있도록 하는 방법을 사용한다. 한편 많은 연구에서 멀티미디어 데이터의 효율적인 저장 관리를 위해서 객체를 세그먼트로 나누어 관리하는 방법을 사용하고 있다. 본 논문에서는 부분 캐슁을 사용하는 트랜스코딩 프록시에서 사용자 요청에 따른 후속 작업을 결정하기 위해 4개의 기본 이벤트를 이용하여 9개의 이벤트로 정의한다. 또한 트랜스코딩 프록시 시스템을 위하여 세그먼트 기반의 관리정책을 제안한다. 실험결과는 제안하는 방법이 사용자 지연시간, BHR와 트랜스코딩 데이터의 양이 적음을 보여준다.

Streaming media has contributed to a significant amount of today’s Internet Traffic. Like traditional web objects, rich media objects can benefit from proxy caching, but caching streaming media is more of challenging than caching simple web objects, because the streaming media have features such as huge size and high bandwidth. And to support various bandwidth requirements for the heterogeneous ubiquitous devices, a transcoding proxy is usually necessary to provide not only adapting multimedia streams to the client by transcoding, but also caching them for later use. The traditional proxy considers only a single version of the objects, whether they are to be cached or not. However the transcoding proxy has to evaluate the aggregate effect from caching multiple versions of the same object to determine an optimal set of cache objects. And recent researches about multimedia caching frequently store initial parts of videos on the proxy to reduce playback latency and archive better performance. Also lots of researches manage the contents with segments for efficient storage management. In this paper, we define the 9-events of transcoding proxy using 4-atomic events. According to these events, the transcoding proxy can define the next actions. Then, we also propose the segment-based caching policy for the transcoding proxy system. The performance results show that the proposing policy have a low delayed start time, high byte-hit ratio and less transcoding data.

본 논문에서는 무선 인터넷 프록시 서버 클러스터를 사용하여 무선 인터넷의 문제와 요구들을 캐싱(Caching), 압축(Distillation) 및 클러스터(Clustering)를 통하여 해결하려고 한다. 무선 인터넷 프록시 서버 클러스터에서 고려되어야 하는 것은 시스템적인 확장성, 단순한 구조, 캐시간 협동성(Cooperative Caching), Hot Spot에 대한 처리 등이다. 본 연구자들은 기존 연구에서 시스템적인 확장성과 단순한 구조를 가지는 CD-A라는 구조를 제안하였으나 캐시간 협동성이 없다는 단점을 가진다. 이의 개선된 구조로 해쉬를 이용하여 사용자의 요청을 처리하는(캐시간 협동성을 가지는) 구조를 생각해 볼 수 있으나 이 역시 Hot Spot(과부하)을 처리할 수 없다는 단점을 가진다. 이에 본 논문에서는 시스템적인 확장성, 단순한 구조, 캐시간 협동성, Hot Spot(과부하)을 처리할 수 있는 공유 캐시 디렉토리 기반의 무선 인터넷 프록시 서버 클러스터를 제안한다. 제안된 방법은 하나의 캐시 디렉토리를 공유하는 방법으로 기존 구조의 장점과 캐시간 협동성 및 Hot Spot(과부하)을 처리할 수 있다는 장점을 가진다. 16대의 컴퓨터를 사용하여 실험을 수행하였고 실험 결과 Hot Spot(과부하) 상황에서 제안된 방법이 높은 성능 향상을 가짐을 확인하였다.

In this paper, wireless internet proxy server clusters are used for the wireless internet because their caching, distillation, and clustering functions are helpful to overcome the limitations and needs of the wireless internet. A wireless Internet proxy server cluster needs a systematic scalability, simple communication structure, cooperative caching, and serving Hot Spot requests. In our former research, we proposed the CD-A structure which can be scalable in a systematic way and has a simple communication structure but it has no cooperative caching. A hash based load balancing can be used to solve the problem, but it can not deal with Hot Spot request problem. In this paper, we proposed a shared storage based wireless internet proxy server cluster which has a systematic scalability, simple communication structure, cooperative caching, and serving Hot Spot requests. The proposed method shares one cache directory and it has advantages: advantages of the existing CD-A structure, cooperative caching, and serving Hot Spot requests. We performed experiments using 16 PCs and experimental results show high performance improvement of the proposed system compared to the existing systems in Hot Spot requests.

대용량의 멀티미디어 데이터들을 다수의 시용자가 동시에 요구할 경우 접속이 끊기거나 데이터의 손실과 같은 접속 성능이 현저하게 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 이는 대부분의 사용자들의 요청을 원거리의 Central Server가 단독으로 처리하기 때문에 발생하는 문제이다. 띠라서 Central Sever의 Load 감소와 초기 지연시간 및 비디오 패킷의 손실의 문제점을 해결하기 위해 프록시 서버를 사용자의 근거리에 위치시키는 방법을 이용한다. 대용랑의 멀티미디어 데이터들을 복잡한 인터넷의 중간경로를 거치지 않고 다수의 사용자들에게 직접 전달함으로써 데이터의 손실을 방지함과 동시에 보다 안정적이고 빠른 속도로 제공하는 것이 가능하다. 특징적으로 프록시 서버는 Central Server에 비해 비교적 제한된 용랑을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 사용자의 선호도를 기반으로 하여 앞으로 요구학 것이라고 예측되는 비디오 데이터들만을 선별적으로 저장하도록 하는 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 캐쉬 교환 알고리즘을 기존의 알고리즘과 비교, 관찰한 결과 상대적으로 높은 Hit rate가 나타남을 확인하였다.

인터넷이라는 환경이 우리의 생활의 일부로 자리잡으면서, 급속히 늘어난 사용자들의 요구는 그 만큼 네트워크의 현저한 부하증가를 일으키고 네트워크의 성능저하를 유발하며 속도 면에서도 빠른 응답을 원하는 사용자들의 욕구를 충족시키지 못하게 된다. 이에 대한 하나의 대응책이, 프락시 서버를 사용함으로써 네트워크 대역폭을 효과적으로 절약하고 서버 측의 부하를 감소시키며 사용자의 요청에 대한 빠른 응답이 가능하게 하는 것이다. 그러나 프락시 서버는 제한된 캐시용량 때문에 새 개체를 위한 공간확보를 위해 기존 개체를 제거해야 하는데, 캐시의 성능을 최대화하도록 하는 효율적인 캐시대체 정책이 필요하다. 기존의 대체정책이 캐시성능판단의 두 기준인 히트율(Hit Rate)과 바이트히트율(Byte Hit Rate)을 만족시키지 못하던지 흑은 불필요한 개체에 공간을 낭비하는 등 최대한치 공간활용을 못하는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 캐시를 상위층과 하위충의 2단계로 나누어 운용하면서, 상위층은 분할된 여러개의 파티션으로 관리하여 히트율과 바이트율을 높게 유지하고 하위층은 상위의 각각의 파티션들에 추가적으로 필요한 캐시공간을 제공함으로서 동적인 파티션공간분할 효과를 제공하는 프락시 서버의 캐시구조와 캐시대체정책을 제안한다.

Caching is one of essential functions in a wireless internet proxy server cluster. To serve best quality of service and choose suitable a proxy server for user, load balancer have to consider cache cooperation between proxy servers. Usually hashing is a simple way to support cache cooperation. In this paper, we compare and analysis static hashing and MD 5 that can be used for cache cooperation.