JP3424907B2 - ネットワークコンテンツキャッシュ装置 - Google Patents
ネットワークコンテンツキャッシュ装置Info
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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ルータを有す
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、前記ルータは、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、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(積の大きい順に優
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。また、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ルータを有し、
IP over ATMを使用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、前記ルータは、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、前記サーバのIPアドレスに
対応するATMアドレスから得られる地理的な距離と一
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(積の大きい順に優先度)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。
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ルータ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、第一のルータ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、他のルータに第一のル
ータのアドレスとキャッシュしたアクセスのサーバのア
ドレスを通知した後、第二のルータにおける前記サーバ
への同一のアクセスに対し、第二のルータは、前記第二
のルータのルーティングテーブルに記載されている第二
のルータから前記サーバまでのメトリックと、前記第二
のルータから前記第一のルータまでのメトリックとを比
較し、第二のルータから第一のルータまでのメトリック
の方が短い場合は、前記アクセスを第一のルータに転送
することを特徴とする。
ュ装置は、ルータに実装され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、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、第一の終端装置に接続されるクライアントからの
リクエストパケットを第二の終端装置に接続されるサー
バ側のネットワークとキャッシュサーバにマルチキャス
トにより転送し又はキャッシュサーバに転送し、第二の
終端装置に接続されるサーバ側のネットワークからのレ
スポンスパケットを第一の終端装置に接続されるクライ
アント側のネットワークとキャシュサーバにマルチキャ
ストにより転送し、キャッシュサーバからのレスポンス
パケットを第一の終端装置に接続されるクライアント側
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ルーティングテーブルのメトリッ
ク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、キャッシュした
前記レスポンスに対応するリクエストパケットに対して
キャッシュされた前記レスポンスを有する前記レスポン
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 (3)
- 【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ルータに実装されクライア
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、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、第一の終端装置に接続さ
れるクライアントからのリクエストパケットを第二の終
端装置に接続されるサーバ側のネットワークとキャッシ
ュサーバにマルチキャストにより転送し又はキャッシュ
サーバに転送し、第二の終端装置に接続されるサーバ側
のネットワークからのレスポンスパケットを第一の終端
装置に接続されるクライアント側のネットワークとキャ
シュサーバにマルチキャストにより転送し、キャッシュ
サーバからのレスポンスパケットを第一の終端装置に接
続される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ルー
ティングテーブルのメトリック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、キャッシュした前記レスポンスに対応するリ
クエストパケットに対してキャッシュされた前記レスポ
ンスを有する前記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2】 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1記載のネットワークコンテンツキャッシュ装
置。 - 【請求項3】 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1又は2記
載のネットワークコンテンツキャッシュ装置。
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