异构网络中最优路由与内容缓存的复杂性
网络与互联网体系结构
2015-01-05 v1
摘要
我们研究了异构网络中最优请求路由和内容缓存的问题，支持网络内内容缓存，目标是最小化平均内容访问延迟。在此，内容可以直接从后端服务器（内容永久驻留处）获取，也可以从多个网络内缓存之一获取。要访问一段内容，用户必须决定是将请求路由到缓存还是后端服务器。此外，缓存必须决定缓存哪些内容。我们研究了两种问题表述的复杂性，其中到后端服务器的直接路径建模为 i) 拥塞敏感路径或 ii) 拥塞不敏感路径，分别反映未缓存路径到后端服务器的延迟是否依赖于用户请求负载。我们证明两种情况下问题均为 NP 完全。我们证明在拥塞不敏感模型下，若每段内容仅被一个用户请求，或网络中最多有两个缓存，则问题可在多项式时间内最优求解。我们还识别出用户-缓存图的一个结构性特征，该特征可能使问题成为 NP 完全。对于拥塞敏感模型，我们证明即使网络中只有一个缓存且每段内容仅被一个用户请求，问题仍为 NP 完全。我们表明两种模型的近似解均可在最优解的 (1-1/e) 因子内找到，并展示了一个在小规模问题上位于最优解 1% 以内的贪心算法。通过基于追踪的模拟，我们评估了贪心算法的性能，结果显示与基于 LRU 内容缓存的解法相比，平均延迟最多可降低 50%。
引用
@article{arxiv.1501.00216,
title = {On the Complexity of Optimal Routing and Content Caching in Heterogeneous Networks},
author = {Mostafa Dehghan and Anand Seetharam and Bo Jiang and Ting He and Theodoros Salonidis and Jim Kurose and Don Towsley and Ramesh Sitaraman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.00216},
year = {2015}
}
备注
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