缓存网络中随机替换策略的性能评估

内容分发网络以及最近提出的信息中心网络的整体性能依赖于内存和带宽容量。在此框架下，命中率是关键性能指标，它捕捉了给定全局性能下的带宽/内存权衡。本文重点研究采用随机替换策略的缓存网络中命中率的估计。假设请求是独立同分布的，给出了单个随机缓存的未命中概率的一般表达式，以及特定流行度分布的精确结果。此外，对于任何指数$\alpha>1$的Zipf流行度分布，我们得到了大缓存大小情况下未命中概率的渐近等价形式。我们将分析扩展到随机缓存网络，当拓扑是线状或均匀树状时。在这种情况下，通过假设任何节点处的未命中事件在时间上独立发生，推导出网络中未命中概率的近似值；将所得结果与文献中已经讨论过的使用最近最少使用（LRU）策略的同一网络进行比较。我们进一步分析了混合串联缓存网络的情况，其中两个节点分别采用随机或最近最少使用策略。在所有场景中，渐近公式和近似值与模拟进行了广泛比较，并显示出良好的性能。最后，我们的结果使我们能够为内容分发网络中的缓存替换策略提出建议。这些结果也适用于采用先进先出（FIFO）策略的缓存。