JP2000022740A - ネットワークコンテンツキャッシュ方法及び装置 - Google Patents
ネットワークコンテンツキャッシュ方法及び装置Info
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Abstract
ネットワークキャッシュを実現する。 【解決手段】 キャッシュされていないWWWサーバへ
のリクエスト36はパーサ33aにより、キャッシュサ
ーバ35とネクストホップにマルチキャストされ、アク
セス頻度と経路長の積によりキャッシュ優先度が計算さ
れる(a)。WWWサーバからのレスポンス37は、キ
ャッシュサーバ35とネクストホップにマルチキャスト
され、キャッシュ優先度に従ってキャッシュされる
(b)。キャッシュ後はWWWサーバへのリクエスト3
8はパーサ33aによってキャッシュサーバ35のみに
転送され、キャッシュされたレスポンスが返送される
(c)。
Description
トワークに於けるコンテンツサーバへのアクセスに関
し、特にネットワークコンテンツのキャッシングに関す
る。
を介して配置されており、ネットワーク等にキャッシュ
装置を備え、キャッシュ装置はクライアントからサーバ
へのアクセスを監視しそのレスポンスをキャッシュする
ことにより、同様のアクセスに対するレスポンスをサー
バを介さずに返送するようにしたネットワークキャッシ
ュ方法が知られている。
関連する特開平9−251414号公報「ネットワーク
通信システム及び方法」及び特開平10−31615号
公報「分散ハイパーメディアシステム」には、キャッシ
ュ装置が全てのサーバへのアクセスに対しキャッシュを
行うような構成を採用することが記載されている。ま
た、特開平9−330265号公報「個々の装置に格納
されたキャッシュオブジェクトの共有装置」には、各ク
ライアントがキャッシュ装置を有し、キャッシュ情報を
共有する共有装置が記載されている。
モートファイルのキャッシュ装置」には、アクセス頻度
の高いサーバへのアクセスを優先的にキャッシングする
とともに、キャッシュ容量により限界に達した場合にキ
ャッシュ内容を削除してその空き容量を確保するように
したキャッシュ装置が記載されている。図8は、前記キ
ャッシュ装置の動作フローを示す図である。前記キャッ
シュ装置は、同図に示すように受信パケットがHTTP
パケットであり(S32Y)、且つサーバからのリクエ
ストに対するレスポンスパケットのとき(S33N)に
キャッシュ容量をチェックし(S38)、オーバーして
いなければアクセス頻度の高いリクエストに対する受信
したレスポンスをキャッシュし(S39)、また、キャ
ッシュ容量がオーバーしていれば(S38Y)、アクセ
ス頻度のより小さいキャッシュを検索し(S41)、そ
のキャッシュを削除(S42)した後に前記レスポンス
をキャッシュする(S39)ように構成したものであ
る。
ットワークシステム」には、サーバへのアクセス頻度と
サーバへの経路長を元にネットワーク内でのキャッシュ
装置の配置を自動的に決定するキャッシュ方法が記載さ
れている。
4号公報及び特開平10−31615号公報記載のネッ
トワークシステムでは、キャッシュ装置は全てのサーバ
へのアクセスに対しキャッシュを行う。このため、キャ
ッシュ容量が有限である以上、キャッシュ容量を上回る
アクセスがある場合には、ネットワークリソースの使用
率を最適にするような効率の良いキャッシングを行うこ
とはできない。また、特開平9−330265号公報記
載の共有装置は、各クライアントがキャッシュ装置を有
しキャッシュ情報を共有するものであるが、ネットワー
クリソースの使用効率を加味したキャッシュを行うこと
はできない。
のキャッシュ装置では、上記の点が考慮されており、図
8に示すようにアクセス頻度の高いサーバへのアクセス
について優先的にキャッシングが行われるものである
が、アクセス頻度が低くても経路の長いサーバへのアク
セスについては一回のアクセス当たりにネットワークの
リソースを多く消費するため、このようなキャッシュ装
置ではネットワークの使用率という点で効率の良いキャ
ッシングを行うことはできない。
のネットワークシステムでは、サーバへのアクセス頻度
とサーバへの経路長を元にネットワーク内でのキャッシ
ュ装置の配置を決定するものの、キャッシュサイトにお
けるキャッシュの決定にこれらの情報を考慮するもので
はないから、やはりネットワークの使用率が考慮された
キャッシングを行うことはできない。
ークの使用率という点で効率の良いキャッシングを実現
することが困難であった。
ソースの使用を最小にするネットワークコンテンツのキ
ャッシュを可能とすることを目的とする。
ンテンツキャッシュ方法は、コンテンツを供給するサー
バへのクライアントのアクセスを中継するパケット中継
器を有するパケット転送ネットワークのネットワークコ
ンテンツキャッシュ方法において、前記パケット中継器
は、一連のクライアントから一連のサーバへのアクセス
を監視し、前記パケット中継器からサーバへの中継経路
の長さと一連のクライアントから前記サーバへのアクセ
ス頻度の積によりキャッシュ優先度を決定し、前記キャ
ッュ優先度の高いサーバへのアクセスに対するレスポン
スを優先的にキャッシュすることを特徴とする。
ャッシュ方法は、コンテンツを供給するサーバへのクラ
イアントのアクセスを中継するパケット中継器を有する
パケット転送ネットワークのネットワークコンテンツキ
ャッシュ方法において、第一のパケット中継器が特定の
サーバへのアクセスに対するレスポンスをキャッシュし
た後、第二のパケット中継器における前記サーバへの同
一のアクセスに対し、第二のパケット中継器は、第二の
パケット中継器から前記サーバへの中継経路の長さと第
二のパケット中継器から第一のパケット中継器への中継
経路の長さとを比較し、第二のパケット中継器から第一
のパケット中継器への中継経路の長さの方が短い場合
は、前記アクセスを第一のパケット中継器に転送するこ
とを特徴とする。
ャッシュ装置は、クライアント側ネットワーク及びサー
バ側ネットワークにそれぞれ接続される第一及び第二の
終端装置と、前記第一及び第二の終端装置間に接続され
たスイッチ装置と、前記スイッチ装置に接続されたキャ
ッシュサーバとを有するネットワークコンテンツキャッ
シュ装置において、前記スイッチ装置は、クライアント
からのリクエストパケットを前記キャッシュサーバのレ
スポンスのキャッシュ状態に応じてサーバ側のネットワ
ークとキャッシュサーバ又はキャッシュサーバに転送
し、サーバからのレスポンスパケットをクライアント側
のネットワーク及びキャシュサーバに転送し、キャッシ
ュサーバからのレスポンスパケットをクライアント側の
ネットワークに転送し、前記キャッシュサーバは、受信
した前記リクエストパケットを元に計算した前記サーバ
へのアクセス頻度と経路長との積から前記サーバからの
レスポンスのキャッシュ優先度を決定し、前記サーバか
らのレスポンスパケットを元に前記キャッシュ優先度の
高いサーバへのアクセスに対するレスポンスを優先的に
キャッシュするとともに、前記レスポンスのキャッシュ
後は、前記キャッシュに対応するアクセスパケットに対
してキャッシュされたレスポンスを有するレスポンスパ
ケットを前記スイッチ装置に返送することを特徴とす
る。
決定にサーバへのアクセス頻度に加え、サーバまでの経
路長を使用する。これにより、アクセス頻度がある程度
少なくても、サーバまでの経路長が長く、アクセス単位
(サーバへのクライアントのアクセスからそのレスポン
スまで)で多くのネットワークリソースを消費するサー
バアクセスはキャッシュされる。逆にアクセス頻度があ
る程度多くても、サーバまでの経路長が短く、アクセス
単位でネットワークリソースをあまり消費しないアクセ
スはキャッシュされない。このようにして有限のキャッ
シュ容量でネットワークリソースの消費を最小限に抑え
るキャッシングを実現する。
発明のネットワークキャッシュ方法を実施するネットワ
ークの構成の第一の例を示す図である。図1ではネット
ワーク11を介してWWW(WorldWide Web)サーバ1
4a、14bとクライアント15が配置されており、ネ
ットワーク11はルータ12a、12b、12c、12
dによって構成され、ルータ12aにはネットワークコ
ンテンツキャッシュ装置(「キャッシュ装置」とい
う。)が実装されている。
方法を実施するネットワークの構成の第二の例を示す図
である。図2では図1のネットワークに加え、ルータ1
2e経由でWWWサーバ24a、24bにアクセスする
クライアント25bが配置されている。
方法を実施すためのキャッシュ装置の一例を示す図であ
る。本装置は物理終端装置31a、31bを介して他の
ネットワーク機器と接続される。物理終端装置31a、
31bから受信したパケットはレイヤ2終端装置32
a、32bによりレイヤ2終端されパーサ33a、33
bに渡される。パーサ33a、33bはパケットのIP
アドレス、レイヤ4ポート番号によって転送先を決定
し、パケットはスイッチ34によって転送先に転送され
る。パーサ33a、33b、スイッチ34による転送
は、一つのパケットを複数の転送先に転送するマルチキ
ャストを可能とする。キャッシュサーバ35は、サーバ
アクセスのレスポンスをキャッシュし、キャッシュ後の
同一サーバアクセスについてはキャッシュサーバ35に
のみ転送されるようにパーサ33a、33bの転送先の
設定を行う。
て本発明のネットワークコンテンツキャッシュ方式及び
装置の第一の実施の形態の動作を説明する。
アクセスする場合、まず、WWWサーバ14a宛のHT
TP(Hyper Text Transfer Protocol)リクエストパケ
ットをルータ12aに送信する。ルータ12aはルーテ
ィングテーブルに基づき、リクエストパケットをルータ
12bに転送する。同様にしてリクエストパケットはル
ータ12c、12dへと転送され、最終的にWWWサー
バ14aに到達する。
るコンテンツを搭載したクライアント15宛のレスポン
スパケットをルータ12dに送信し、該レスポンスパケ
ットは、リクエストパケットと逆にルータ12c、12
b、12aへと転送され、クライアント15に到着す
る。
ーバ14aへのアクセスを監視し、そのアクセス頻度と
WWWサーバ14aまでの経路の長さに関する情報を記
録し、アクセス頻度と前記経路の長さの情報とによって
そのサーバアクセスのキャッシュ優先度を決定する。そ
して、前述のようなキャッシュを行う際、キャッシュ優
先度の高いアクセスからキャッシュを行う。本実施の形
態では経路の長さに関する情報として図4に示すルーテ
ィングテーブルのメトリックを使用する。同図に示すよ
うにルーティングテーブルには、IPアドレスから得ら
れるマスクより転送先のアドレス、ネクストルータのア
ドレス、インターフェースのポート番号及び転送先まで
のメトリックが取得可能に情報が書き込まれている。
により転送先ネットワークまでのメトリックを計算し、
転送先方路を決定する。ルーティングプロトコルによっ
て異なるが、このルーティングテーブルのメトリックと
しては転送先ネットワークへパケットが到達するまでに
通過するルータの数(ホップ数)などで表現されてい
る。
4aへのクライアントの1アクセスからそのレスポンス
まで(アクセス単位)に使用するネットワークリソース
の量として、ルーティングテーブルのメトリックを利用
することができる。
とWWWサーバ14bへのアクセスとでは、WWWサー
バ14aへのメトリックの方が大きいので、同じアクセ
ス頻度の場合は、WWWサーバ14aのサーバアクセス
のキャッシュ優先度をWWWサーバ14bより大きく設
定することにより、WWWサーバ14aへのアクセスの
方が優先的にキャッシュされるようにする。
へのサーバアクセスのレスポンスがキャッシュされた後
は、ルータ12aはWWWサーバ14a宛のリクエスト
パケットを受信すると、そのパケットをWWWサーバ1
4aに転送せずにキャッシュ装置13で処理し、キャッ
シュ装置13内にキャッシュされたWWWサーバ14a
のレスポンスをクライアント15に返送する。
ュ装置の動作について詳細に説明する。
及びキャッシュの動作を行う図3のパーサ及びキャッシ
ュサーバの動作フローチャートを示す図である。図5に
示すようにパーサ33a、33bは、HTTPパケット
を受信すると(S1、S2)、キャッシュサーバ35に
これを転送し(S3)、受信したパケットがレスポンス
パケットの場合及びキャッシュ済みレスポンスパケット
に対応するリクエストパケットの場合には(S4)、ネ
クストホップに転送する(S5)制御を行う。前記転送
制御の設定はキャッシュサーバ35により行われる。ま
た、図6に示すように前記キャッシュサーバ35は、キ
ャッシュ優先度としてアクセス頻度と経路長との積を使
用し、受信したHTTPパケット(S11)が、リクエ
ストに対するサーバからのレスポンスパケットの場合
(S12N)にキャッシュ容量をチェックし(S1
7)、オーバーしていなければキャッシュ優先度の高い
リクエストに対する受信したレスポンスをキャッシュし
(S18)、また、キャッシュ容量がオーバーしていれ
ば(S17Y)、キャッシュ優先度のより小さいキャッ
シュを検索し(S19)、そのキャッシュを削除(S2
0)した後に前記レスポンスをキャッシュする(S1
8)制御を行う。
ュ装置の詳細な動作を示す図である。
2aで終端された、クライアント15からWWWサーバ
14aへのリクエストパケット36は、パーサ33aで
IP宛先アドレスが参照されて、ルーティングテーブル
に従った転送方路が決定される。同時にリクエストパケ
ット36は、パーサ33aにおいてレイヤ4ポート番号
が参照され、パケット36がHTTPパケットであると
識別されると、キャッシュサーバ35にも転送される。
スイッチ34は、パーサの決定に従ってパケット36を
WWWサーバ14a側ネットワークとキャッシュサーバ
35とに転送する(図7(a))。
35は、リクエストパケット36のカウントによりサー
バ14aへのアクセス頻度を計算するとともに、パケッ
ト36の宛先IPアドレスにより図3のルーティングテ
ーブルを検索し、サーバ14aまでのメトリックを求め
る。キャッシュサーバ35はアクセス頻度とメトリック
とからキャッシュ優先度を、アクセス頻度とメトリック
との積により算出する。
ンスパケット37も同様に、転送先であるクライアント
側ネットワークに転送されると同時に、キャッシュサー
バ35に転送される。キャッシュサーバ35は、受信し
たレスポンスパケット37をキャッシュする。ここでキ
ャッシュ容量がオーバーする場合は該レスポンスパケッ
ト37のキャッシュ優先度より低いアクセスのキャッシ
ュを削除して、該レスポンス37をキャッシュする。も
し、該レスポンスパケット37のキャッシュ優先度より
低いアクセスのキャッシュがない場合はキャッシュしな
い(図7(b))。
ると、キャッシュサーバ35は、キャッシュしたレスポ
ンスに対応するその後のリクエストパケットをサーバ側
ネットワークに転送せずにキャッシュサーバ35のみに
転送するように、パーサ33a、33bを設定する。そ
の後、WWWサーバ14aへのリクエストパケット38
は、キャッシュサーバ35のみに転送され、キャッシュ
サーバ35がキャッシュしたリクエストパケット38に
対応するレスポンスパケット39を返送する(図7
(c))。
り、期限切れになったときは、キャッシュサーバ35は
そのレスポンスに対応するリクエストがサーバ側ネット
ワークに転送されるように、パーサ33a、33bの設
定を元に戻し初期の状態に戻す。
コンテンツが単一で、リクエスト/レスポンスとコンテ
ンツの対応がWWWサーバ14aのIPアドレスのみで
可能としたが、WWWサーバ14aにコンテンツが複数
ある場合、WWWサーバ14aのIPアドレスに加え、
コンテンツを識別する識別子(URLなど)によって対
応付けを行う。
発明の第二の実施の形態の動作を説明する。
及びキャッシュ装置23等に加え、ルータ22e及びク
ライアント25bが配置されている。
同様でありキャッシュ装置23でのキャッシュ動作が行
われる。このときルータ22aは、ネットワーク内の他
のルータ22b、22c、22d、22eにルータ22
aのアドレスとキャッシュしたアクセスの識別子(サー
バ24aのアドレス、URL等)を通知する。該通知を
受信したルータ22b、22c、22d、22eは、ル
ータ内のルーティングテーブルによりサーバ24aまで
のメトリックとルータ22aまでのメトリックを比較
し、ルータ22aまでのメトリックの方が小さい場合は
キャッシュされたアクセスに対応するリクエストパケッ
トをサーバ24aではなくルータ22aに転送するよう
にパーサに設定する。
たサーバ24aへの同一のリクエストパケットを受信し
たルータ22eは、そのリクエストをルータ22aに転
送し、ルータ22aは第一の実施の形態と同様にそのリ
クエストに対応するキャッシュしたレスポンスをクライ
アント25bに返送する。
レスポンスが期限切れあるいは削除された場合は、ルー
タ22aはネットワーク内の他のルータ22b、22
c、22d、22eに、ルータ22aのアドレスと期限
切れあるいは削除されたアクセスの識別子を通知する。
ルータ22a、22b、22c、22d、22eは、該
当するサーバアクセスのリクエストパケットを再びWW
Wサーバ24aに転送するようにパーサに設定し初期の
状態に戻る。
の中継の経路長に関する情報として、ルーチングテーブ
ルにおけるメトリックを使用した例により説明したが、
パケット転送ネットワークとして、IP over AT
Mを使用する場合には、前記中継の経路長として、前記
サーバ等のIPアドレスに対応するATMアドレス(E
164アドレス)から得られる前記サーバ等までの地理
的な距離を使用することが可能である。
シュ方法によれば、サーバの位置によってアクセス単位
に使用するネットワークリソースの量が異っても、サー
バまでの経路長等をキャッシュ優先度に加味するように
しているから、ネットワークリソースの消費量に基づい
たキャッシュを行うことになり、有限のキャッシュ容量
でネットワークリソースの消費を最小にするネットワー
クキャッシュが可能となる。
マルチキャストによりキャッシュサーバと転送先ネット
ワークに同時に転送が行われるため、キャッシュ処理が
クライアント−サーバ間の転送遅延に影響を与えないか
ら、サーバアクセスに遅延を生じることなくネットワー
クキャッシュが可能となる。
るネットワーク構成を示す図である。
る他のネットワーク構成を示す図である。
置の構成を示すブロック図である。
を示す図である。
のパーサの動作フローを示す図である。
置のキャッシュサーバの動作フローを示す図である。
置の動作を示すブロック図である。
の動作フローを示す図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 コンテンツを供給するサーバへのクライ
アントのアクセスを中継するパケット中継器を有するパ
ケット転送ネットワークのネットワークコンテンツキャ
ッシュ方法において、 前記パケット中継器は、一連のクライアントから一連の
サーバへのアクセスを監視し、前記パケット中継器から
サーバへの中継経路の長さと一連のクライアントから前
記サーバへのアクセス頻度の積によりキャッシュ優先度
を決定し、前記キャッュ優先度の高いサーバへのアクセ
スに対するレスポンスを優先的にキャッシュすることを
特徴とするネットワークコンテンツキャッシュ方法。 - 【請求項2】 キャッシュ容量がオーバする場合に、前
記キャッシュ優先度に基づきキャッシュ優先度の低いア
クセスのキャッシュを削除し、キャッシュ優先度の高い
アクセスをキャッシュすることを特徴とする請求項1記
載のネットワークコンテンツキャッシュ方法。 - 【請求項3】 前記中継経路の長さに代えて、前記パケ
ット中継器のルーティングテーブルに記載されている前
記サーバまでのメトリックを使用することを特徴とする
請求項1又は2記載のネットワークコンテンツキャッシ
ュ方法。 - 【請求項4】 パケット転送ネットワークとしてIP
over ATMを使用している場合、前記中継経路の
長さとして、前記サーバのIPアドレスに対応するAT
Mアドレス(E164アドレス)から得られる地理的な
距離を使用することを特徴とする請求項1又は2記載の
ネットワークコンテンツキャッシュ方法。 - 【請求項5】 コンテンツを供給するサーバへのクライ
アントのアクセスを中継するパケット中継器を有するパ
ケット転送ネットワークのネットワークコンテンツキャ
ッシュ方法において、 第一のパケット中継器が特定のサーバへのアクセスに対
するレスポンスをキャッシュした後、第二のパケット中
継器における前記サーバへの同一のアクセスに対し、第
二のパケット中継器は、第二のパケット中継器から前記
サーバへの中継経路の長さと第二のパケット中継器から
第一のパケット中継器への中継経路の長さとを比較し、
第二のパケット中継器から第一のパケット中継器への中
継経路の長さの方が短い場合は、前記アクセスを第一の
パケット中継器に転送することを特徴とするネットワー
クコンテンツキャッシュ方法。 - 【請求項6】 前記中継経路の長さに代えて、前記第一
のパケット中継器のルーティングテーブルに記載されて
いる前記サーバ及び前記第二のパケット中継器までのメ
トリックを使用することを特徴とする請求項5記載のネ
ットワークコンテンツキャッシュ方法。 - 【請求項7】 パケット転送ネットワークとしてIP
over ATMを使用している場合、前記中継経路の
長さとして、前記サーバ及び前記第二のパケット中継器
のIPアドレスに対応するATMアドレス(E164ア
ドレス)から得られる、前記第一のパケット中継器から
前記サーバ及び前記第二のパケット中継器までの地理的
な距離を使用することを特徴とする請求項5記載のネッ
トワークコンテンツキャッシュ方法。 - 【請求項8】 前記パケット中継器が一連のクライアン
トから一連のサーバへのアクセスを監視し、前記パケッ
ト中継器に前記サーバへのアクセスに対するレスポンス
がキャッュされている場合、前記サーバへのアクセスを
前記サーバに転送せず、前記パケット中継器にキャッシ
ュされた前記サーバへのアクセスに対するレスポンスを
前記クライアントに返送することを特徴とする請求項
1、2、3、4、5、6又は7記載のネットワークコン
テンツキャッシュ方法。 - 【請求項9】 クライアント側ネットワーク及びサーバ
側ネットワークにそれぞれ接続される第一及び第二の終
端装置と、前記第一及び第二の終端装置間に接続された
スイッチ装置と、前記スイッチ装置に接続されたキャッ
シュサーバとを有するネットワークコンテンツキャッシ
ュ装置において、 前記スイッチ装置は、クライアントからのリクエストパ
ケットを前記キャッシュサーバのレスポンスのキャッシ
ュ状態に応じてサーバ側のネットワークとキャッシュサ
ーバ又はキャッシュサーバに転送し、サーバからのレス
ポンスパケットをクライアント側のネットワーク及びキ
ャシュサーバに転送し、キャッシュサーバからのレスポ
ンスパケットをクライアント側のネットワークに転送
し、前記キャッシュサーバは、受信した前記リクエスト
パケットを元に計算した前記サーバへのアクセス頻度と
経路長との積から前記サーバからのレスポンスのキャッ
シュ優先度を決定し、前記サーバからのレスポンスパケ
ットを元に前記キャッシュ優先度の高いサーバへのアク
セスに対するレスポンスを優先的にキャッシュするとと
もに、前記レスポンスのキャッシュ後は、前記キャッシ
ュに対応するアクセスパケットに対してキャッシュされ
たレスポンスを有するレスポンスパケットを前記スイッ
チ装置に返送することを特徴とするネットワークコンテ
ンツキャッシュ装置。 - 【請求項10】 前記スイッチ装置は、受信したパケッ
トの転送先の設定を行うパーサと、前記転送先に前記パ
ケットを出力するスイッチとを備え、前記パーサは、前
記キャッシュサーバの前記レスポンスのキャッシュ状態
に応じて前記パケットの転送を制御することを特徴とす
る請求項9記載のネットワークコンテンツキャッシュ装
置。 - 【請求項11】 前記キャッシュサーバは、キャッシュ
容量がオーバする場合にキャッシュ優先度の低いアクセ
スのキャッシュを削除し、キャッシュ優先度の高いアク
セスをキャッシュすることを特徴とする請求項9又は1
0記載のネットワークコンテンツキャッシュ装置。 - 【請求項12】 前記キャッシュサーバは、キャッシュ
されたレスポンスが期限切れ、あるいは削除された場
合、前記レスポンスに対応するクライアントからのリク
エストパケットを再び前記サーバ側のネットワークに転
送するように前記パーサを設定し直すことを特徴とする
請求項10又は11記載のネットワークコンテンツキャ
ッシュ装置。
Priority Applications (4)
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JP18794398A JP3424907B2 (ja) | 1998-07-02 | 1998-07-02 | ネットワークコンテンツキャッシュ装置 |
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JP3424907B2 JP3424907B2 (ja) | 2003-07-07 |
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