internet caching technology

Web Caching效率的改善主要著重在:
1提高accumulative cache hit ratio(成功快取的比率):
 使用者可在較短時間內取得資料,而不用連到原始網路去接取資料,使得:
 a.減少使用者等待的latency(延遲時間)
 b.減少cache miss的發生,因為一但發生cache miss則必定會增加latency
 c.減少網路負載,減少資料在重覆地網路上自原始網路傳送出來
2具可擴充性
3load balancing(負載均衡)
4有效率的快取分享
5Network Congestion(網路擁擠)以及Bandwidth Consumption(網路頻寬使用)的改善
6分層簡單的設定管理。
7提升快取效能配備:ex記憶體,網路卡

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現有的Web Caching Protocol(掌控快取伺服器群之間分享運作的協定) 

HTCP(Hyper Text Caching Protocol)
 目前還屬於Internet-Draft的研擬階段,包含如何發現快取伺服器、object,以及如何管理、監看其運作

HTTP(HyperText Transfer Protocol)v1.1

 提供了以下相關Header支援Web Caching的運作:Cache-Control、Age、Pragma: no-cache、Expires
 支援Persistent Connection(持續性連線):對同一個使用者而言,在一短時間內於網站上瀏覽,不斷地自網站上接取資料,HTTP主要架構在TCP (Transmission Control Protocol)的基礎上,不斷的建立連線、接收資料、關閉連線,對於網路的使用與網站伺服器而言,都會導致較差的使用效益,於是提出持續性連線的方法,在不重新連線的情況下,可接取多次資料接收

ICP(Internet Caching Protocol,網路快取傳輸協定)
Hierarchical(階層式) Caching
1995
缺點:太多的ICP Query / Response資料在快取伺服器群之間傳送,明顯地增加了使用者等待時間。而且會造成過多的連線要求集中在單一的快取伺服器上,在階層式快取架構上往往會產生過度集中的問題,使得該快取伺服器成為整個架構中的瓶頸。並且,當上層的某個快取伺服器發生錯誤,無法提供服務時,也會使的整個階層式架構無法繼續運作
icpv2(Internet Cache Protocol v2,網際網路快取通訊協定第二版)
由Squid代理/快取伺服器所使用,port:3130

CARP (Cache Array Routing Protocol)
Distributed (分散式) Caching
Microsoft 提出,利用URL-hashing的方式將WWW client的連線要求分散到所有參與CARP運作的快取伺服器群中。由於CARP使用URL-hashing的方式,來分配連線要求,特定URL的object會被指定到特定伺服器,而不會考量到WWW client characteristic,雖然可以造就全域性的快取架構,但效率不佳,且不適合在區域較廣的Web Caching分享環境中使用。
CARP 使用以雜訊為基礎的由方式來在陣列中提供「要求解析路徑 (request resolution path)」。要求解析路徑是以陣列成員身份及 URL 的雜訊為基礎,這表示瀏覽器或下游代理伺服器 (Proxy Server) 可瞭解所要求的資訊是儲存於陣列的何處

WCCP(Web Cache Control Protocol)
HTTP packet routing

配合Cisco發展的Cache Engine,將Cache Engine依附在路由器上,具有Transparent Web Caching的特性,Cache Engine儼然就是快取伺服器,當cache hit發生時,便將object傳回給連線要求端,否則當cache miss發生時,便將連線要求往下個路由器轉送,直到object所在的原始網站為止。user不需任何設定
缺點是,整個網路上都必須安裝Cache Engine,因為其它一般的路由器接收到此連線要求之封包,仍舊會繼續將封包傳遞下去,但此連線要求之封包目的地是object原始網站,而不是某個快取伺服器,在這種情況下,雖有傳統的快取伺服器存在網路上,也是徒然無功,無法使用。

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相關議題
Forced HTTP packet routing(強制性的HTTP封包routing):
會引致網路效率低落。HTTP封包routing又稱URL routing,類似IP-routing但卻是使用URL來取代IP位址,同樣地加入default routing。 HTTP封包routing的缺點在於需要更換新的路由器與routing演算法,並且不能考量到快取伺服器Application-Level負載。

Adaptive Cache:
設計建構一個Global(全域性的)網路快取架構。由於HTTP封包是在透過routing路徑選擇,經過路由器或LAN交換器到達網路快取伺服器。當網路快取伺服器發生cache miss時,最後不論是自快取伺服器或原始網站所取得的object勢必都會經過router兩次,所以針對以上的缺點加以改善。CGMP (Cache Group Management Protocol)使用multicast 來自動發現鄰近的快取伺服器,並且能夠動態調整彼此之間的關係與架構。

Cache Digest:
將伺服器cache內所有objects的URL Table利用hash function簡化為digest
理念:快取伺服器彼此間交換Cache Digest,可以在每隔一定時間進行交換,或是視情況來進行交換
例如:當False miss, False hit發生頻率過高時。其中False miss指的是,雖然Cache Digest利用Hashing Table的機制,將URL對映到某個數字,例如:n,若某個URL的object有存在該快取伺服器中,就會記錄object相關資訊在Hashing Table的第n筆欄位中。其它快取伺服器只要將此Hashing Table取回,即可不需要送出ICP Query也不需要等待ICP Response就可馬上知道該快取伺服器中是否擁有此URL的object大幅減少ICP Query / Response

web頁面保留方法 
 啟發式演算法heuristic
   1猜測保存每個網頁時間長度,根據last-modified表頭推算保存時間
   2若網頁在某時前被修改,則保存其快取網頁到某時
 rfc2616處理
   1代理程式送給伺服器if-modified-since要求表頭,指定想要的網頁及被快取之網頁last-modified(最近修改時間)
   2未修改則回not modified訊息,使用快取內的網頁,若修改則傳回新的內容
 主動式快取
   代理程式從伺服器取得網頁後,便將指向超連結的網頁載入快取
   雖可減少後續要求處理時間,但可能有處理不完的網頁

伺服器複製
 mirroring(鏡像複製):伺服端將內容複製到多個且散佈各處的位置
 鏡像網站:完全靜態,可將完整或部份內容放到每個地點
 流量突然大增的網站根據需要把自己複製到多個地點,等到緩和後在關閉網站:需於託管網站公司協議

CDN(content delivery networks,內容遞送網路)
 將內容很有效率地提供給終端使用者,並收取費用
 1內容擁有者將網站內容交由CDN進行前處理程式把URL換掉
 2修改過網頁存在內容擁有者網站,影像音訊等資料改在CDN伺服器上抓取
 3將CDN伺服器放入ISP的LAN上

CDN伺服器(CDN假HTTP伺服器)
 不提供任何內容
 主要查出那個CDN內容伺服器可提供使用者最好的服務
 並將使用者導往CDN伺服器(通常是代理程式)
 若代理程式無此檔則從真實伺服器取出,並放入快取以備後續使用
 

 

2007-11-07 16:18:21發表 0000-00-00 00:00:00修改   

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