JP6901262B2 - Content distribution system transfer devices and programs - Google Patents
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Description
本開示は、コンテンツ配信システムの転送装置におけるキャッシュ管理技術に関する。 The present disclosure relates to a cache management technique in a transfer device of a content distribution system.
コンテンツを示す名前に基づきコンテンツの要求及び配信を行うコンテンツ配信システムが提案されている。特許文献1及び非特許文献1は、その様なシステムの1つであるコンテンツ・セントリック・ネットワーク(CCN:Content Centric Networking)を開示している。
A content distribution system that requests and distributes content based on a name indicating the content has been proposed.
CCNにおいて、コンテンツ(オブジェクト)を公開するサーバ装置は当該コンテンツを1つ以上のチャンク(セグメント)に分割し、クライアント装置は、この分割されたチャンク単位でコンテンツを取得する。また、CCNにおいて、チャンクの転送を行った通信装置(以下、転送装置と呼ぶ。)は、当該チャンクを保存(キャッシュ)できる。この転送装置は、自装置がキャッシュしているチャンクを要求するインタレスト・パケット(要求パケット)をクライアント装置から受信すると、当該インタレスト・パケットをサーバ装置に向けて転送することなく、自装置がキャッシュしているチャンクを、当該インタレスト・パケットの送信元のクライアント装置に向けて送信できる。 In CCN, the server device that publishes the content (object) divides the content into one or more chunks (segments), and the client device acquires the content in units of the divided chunks. Further, in CCN, a communication device (hereinafter, referred to as a transfer device) that has transferred chunks can store (cache) the chunks. When this transfer device receives an interest packet (request packet) requesting a chunk cached by the own device from the client device, the transfer device caches the interest packet without forwarding the interest packet to the server device. The chunk can be sent to the client device that is the source of the interest packet.
非特許文献2は、転送装置におけるキャッシュの管理方法を開示している。非特許文献2によると、あるコンテンツのチャンクを、そのコンテンツ内における時間順に連続してキャッシュしている。また、あるコンテンツのチャンクを削除する場合、当該コンテンツのチャンクの内、最後にキャッシュしたチャンクを削除している。なお、キャッシュがフルであるときに削除すべきチャンクは、コンテンツを単位として判定している。非特許文献2は、キャッシュがフルの時に新たなチャンクをキャッシュする場合、削除すべきコンテンツを判定し、判定したコンテンツの最後にキャッシュしたチャンクを削除するものである。しかしながら、1つのチャンクを単位としてキャッシュからの削除を行うため、1つの転送装置に複数のコンテンツの少数のチャンクがキャッシュされる状態となってキャッシュミスが増加し得る。また、同じコンテンツに属する各チャンクがコンテンツ配信システムの各転送装置に分散してキャッシュされ得る。同じコンテンツの複数のチャンクがコンテンツ配信システムの各転送装置に分散してキャッシュされると、クライアント装置から見れば、1つのコンテンツの複数のチャンクを取得する上で、各チャンクの受信間隔がばらつくこととなり、コンテンツが動画等である場合、その再生に影響する。
Non-Patent
本発明は、キャッシュミスの増加を抑える転送装置を提供するものである。 The present invention provides a transfer device that suppresses an increase in cache misses.
本発明の一態様によると、コンテンツを複数のチャンクに分割して配信するコンテンツ配信システムのための転送装置は、チャンクをキャッシュするキャッシュ手段と、コンテンツの削除順位を決定して前記キャッシュ手段を管理する管理手段と、を備えており、前記管理手段は、前記キャッシュ手段からチャンクを削除する場合、前記削除順位に基づき決定したコンテンツの総てのチャンクを常に削除することを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, the transfer device for a content distribution system that divides and distributes content into a plurality of chunks manages the cache means that caches the chunks and determines the deletion order of the contents. When deleting chunks from the cache means, the management means always deletes all chunks of the content determined based on the deletion order.
本発明によると、同じコンテンツの多くのチャンクが同じ転送装置にキャッシュされキャッシュミスの増加を抑えることができる。 According to the present invention, many chunks of the same content are cached in the same transfer device, and an increase in cache misses can be suppressed.
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。なお、以下では、コンテンツ配信システムがCCNであるものとして本発明の実施形態の説明を行う。しかしながら、本発明は、コンテンツを複数の断片であるチャンクに分割して、チャンク単位で配信を行う任意のコンテンツ配信システムに適用することができる。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are examples, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments. Further, in each of the following figures, components that are not necessary for the description of the embodiment will be omitted from the drawings. In the following, an embodiment of the present invention will be described assuming that the content distribution system is CCN. However, the present invention can be applied to any content distribution system that divides content into chunks that are a plurality of fragments and distributes the content in chunk units.
図1は、本実施形態によるコンテンツ配信システムの構成図である。ネットワーク4は、複数の転送装置2を含んでいる。また、ネットワーク4には、コンテンツを公開するサーバ装置3とクライアント装置1が接続されている。なお、図1においては、サーバ装置3とクライアント装置1をそれぞれ1つだけ示しているが、複数であり得る。サーバ装置3は、コンテンツを複数のチャンクに分割して配信する。なお、例えば、コンテンツにはコンテンツ名が付与され、各チャンクにもチャンク名が付与される。例えば、コンテンツ名"ABC"のコンテンツが10個のチャンクに分割されている場合、各チャンク名は、例えば、"ABC/1"〜"ABC/10"とすることができる。なお、"ABC/k"のkは、当該コンテンツ内におけるチャンクの番号(時間順)を示すものとすることができる。例えば、クライアント装置1は、要求するチャンクのチャンク名を含むインタレスト・パケットをネットワーク4に送信する。このインタレスト・パケットは、サーバ装置3に向けて転送されるが、このインタレスト・パケットの転送に係わった転送装置2が、このインタレスト・パケットに含まれるチャンク名のチャンクをキャッシュしていると、当該転送装置2は、キャッシュしているチャンクをクライアント装置1に向けて転送する。一方、クライアント装置1からサーバ装置3までの経路上にある総ての転送装置2が、このインタレスト・パケットに含まれるチャンク名のチャンクをキャッシュしていないと、インタレスト・パケットは最終的にサーバ装置3に到達し、サーバ装置3は、当該インタレスト・パケットにより要求されるチャンクをクライアント装置1に向けて送信する。そして、チャンクをクライアント装置1に向けて転送した転送装置2は、転送したチャンクを必要に応じてキャッシュする。
FIG. 1 is a configuration diagram of a content distribution system according to the present embodiment. The
図2は、本実施形態による転送装置2の構成図である。インタフェース部203は、複数のインタフェースを有し、各インタフェースを介して他の転送装置2、クライアント装置1、サーバ装置3と、インタレスト・パケットや、チャンクを含むデータ・パケットの送受信を行う。処理部202は、インタレスト・パケットを受信すると、キャッシュ管理部201に受信したインタレスト・パケットが要求するチャンクを通知する。キャッシュ管理部201は、通知されたチャンクをキュッシュしていないと、その旨を処理部202に通知する。この場合、処理部202は、インタフェース部203を介して受信したインタレスト・パケットを他の転送装置2又はサーバ装置3に転送する。一方、キャッシュ管理部201は、通知されたチャンクをキュッシュしていると、キャッシュ200からチャンクを読み出して処理部202に出力する。この場合、処理部202は、インタレスト・パケットを送信したクライアント装置1に向けて当該チャンクを含むデータ・パケットを送信する。また、キャッシュ管理部201は、キャッシュしているチャンクのコンテンツの削除順位を管理している。そして、キャッシュ管理部201は、通知されたチャンクをキュッシュしていると、この削除順位を更新する。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
また、処理部202は、データ・パケットを受信すると、インタフェース部203を介して当該データ・パケットを転送すると共に、当該データ・パケットに含まれるチャンクをキャッシュするか否かをキャッシュ管理部210にチャンク名(コンテンツ名を含む)を通知して判定させる。なお、本実施形態において、チャンクをキャッシュするか否かを判定する基準は任意である。キャッシュ管理部210がチャンクをキャッシュすると判定すると、処理部200は、キャッシュ管理部210にチャンクを出力する。キャッシュ管理部210は、処理部200からキャッシュするチャンクを受け取ると、キャッシュ200に空きスペースがあるかを判定する。空きスペースがあれば、チャンクをキャッシュし、削除順位を更新する。一方、空きスペースが無ければ、キャッシュ管理部201は、削除順位に従いキャッシュ200に保存されているチャンクを削除し、キャッシュ対象のチャンクをキャッシュして削除順位を更新する。
When the
図3は、本実施形態においてキャッシュ管理部201が管理する削除順位の説明図である。本実施形態において削除順位とは、コンテンツを単位としたキャッシュからの削除順位である。図3においては、コンテンツ#A、#B、#C及び#Dそれぞれの削除順位が1位、2位、3位、4位であることが示されている。また、削除順位を示す情報には、各コンテンツのチャンクの内、キャッシュ200にキャッシュされているチャンクの位置を示すポインタ情報を含めることができる。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the deletion order managed by the
図4は、本実施形態における転送装置2が、データ・パケットを転送した際に実行する処理のフローチャートである。キャッシュ管理部201は、処理部202が転送したデータ・パケットのチャンクのキャッシュの要否をS10で判定する。なお、既に述べた様に、キャッシュの要否を判定する基準は任意である。キュッシュ不要であると、キャッシュ管理部201は処理を終了する。一方、キュッシュが必要であると、キャッシュ管理部201は、S11で、キャッシュ200に空き容量が有るか否かを判定する。キャッシュ200に空き容量が有ると、キャッシュ管理部201は、S12でキャッシュ200にチャンクをキャッシュして削除順位を更新する。この更新は、キャッシュしたチャンクのコンテンツを削除順位の最後に変更するものである。例えば、削除順位が図3の状態であるものとする。この場合において、コンテンツ#Eのチャンクをキュッシュすると、コンテンツ#Eを5位に追加する。また、図3の状態において、コンテンツ#Bのチャンクをキュッシュすると、コンテンツ#Bを4位とし、コンテンツ#D、#Cの順位を、それぞれ、3位、2位に繰り上げる。
FIG. 4 is a flowchart of processing executed by the
一方、S11でキャッシュに空きがないと、キャッシュ管理部201は、削除順位が1位のコンテンツについて、キャッシュしている総てのチャンクをS13で削除し削除順位を更新する。例えば、削除順位が図3の状態であると、キャッシュ管理部201は、キャッシュしているコンテンツ#Aの総てのチャンクを削除し、コンテンツ#B〜#Dの削除順位をそれぞれ、1位から3位に変更する。その後、キャッシュ管理部201は、S11から処理を繰り返す。
On the other hand, if there is no free space in the cache in S11, the
図5は、本実施形態における転送装置2が、インタレスト・パケットを受信した際に実行する処理のフローチャートである。キャッシュ管理部201は、処理部202から、受信したインタレスト・パケットで要求されているチャンクのチャンク名を受け取ると、S20で、当該チャンクをキュッシュ200が保持しているかを判定する。つまり、キャッシュヒットであるかキュッシュミスであるかを判定する。キャッシュミスであると、キャッシュ管理部201は、S22で、キャッシュミスを処理部202に通知して処理を終了する。一方、キュッシュヒットであると、キャッシュ管理部201は、要求されたチャンクをキュッシュ200から読み出して処理部202に出力すると共に、削除順位を更新して処理を終了する。例えば、図3の状態において、コンテンツ#Aのチャンクが要求されると、キャッシュ管理部201は、コンテンツ#Aの削除順位を4位とし、コンテンツ#B〜#Dの削除順位を、それぞれ、1位、2位、3位に繰り上げる。
FIG. 5 is a flowchart of processing executed by the
以上、本実施形態では、コンテンツを単位としてキャッシュから削除する順位を判定する。そして、キュッシュからチャンクを削除する場合、最も削除順位の高いコンテンツの総てのチャンクを削除する。この構成により、転送装置2は、同じコンテンツのチャンクを多くキャッシュする様になり、同じコンテンツのチャンク毎に送信元(転送装置2又はサーバ装置3)が異なることとなる確率を低くすることができる。よって、クライアント装置1から見たときに、チャンク間のダウンロード時間の揺らぎを抑えることができる。また、コンテンツを単位として削除する順位を管理し、よって、アクセス頻度の高いコンテンツのチャンクが削除される可能性を低くするため、キャッシュミスの確率を低減させることもできる。なお、最も削除順位の高いコンテンツの総てのチャンクではなく、あらかじめ定めた数の複数のチャンクを削除する構成であっても良い。この場合、最も削除順位の高いコンテンツのキャッシュされているチャンクの内、削除する複数のチャンクは、使用されてからの時間により決定することができる。なお、本実施形態では、最後にキャッシュヒット又はキュッシュに追加してからの経過時間が長くなる程、コンテンツの削除順位を高くしたが、その他の基準により削除順位を決定することもできる。例えば、チャンクのキャッシュヒットの回数のコンテンツ毎の平均値が低い程、削除順位を高くする構成とすることができる。また、チャンク毎のキャッシュヒットの回数のコンテンツ毎の合計値が低い程、削除順位を高くする構成とすることができる。さらに、キャッシュヒットの回数は、過去一定の期間における回数とすることもできる。
As described above, in the present embodiment, the order of deleting the contents from the cache is determined in units of the contents. Then, when deleting chunks from the cush, all chunks of the contents having the highest deletion order are deleted. With this configuration, the
なお、本発明による転送装置2は、コンピュータを上記転送装置2として動作させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。
The
200:キャッシュ、201:キャッシュ管理部、202:処理部、203:インタフェース部 200: Cache, 201: Cache management unit, 202: Processing unit, 203: Interface unit
Claims (7)
チャンクをキャッシュするキャッシュ手段と、
コンテンツの削除順位を決定して前記キャッシュ手段を管理する管理手段と、
を備えており、
前記管理手段は、前記キャッシュ手段からチャンクを削除する場合、前記削除順位に基づき決定したコンテンツの総てのチャンクを常に削除することを特徴とする転送装置。 A transfer device for a content distribution system that divides content into multiple chunks and distributes it.
Caching means to cache chunks and
A management means that determines the deletion order of contents and manages the cache means, and
Is equipped with
The management means is a transfer device, which, when deleting chunks from the cache means, always deletes all chunks of contents determined based on the deletion order.
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