Proposta de algoritmo de cacheamento para proxies VoD e sua avaliação usando um novo conjunto de métricas

Abstract

Atualmente, o serviço digital conhecido como Vídeo sob Demanda - Video on Demand (VoD) - está em ascensão e costuma requerer uma quantidade significativa de recursos físicos para a sua implementação. Para reduzir os custos de operacionalização desse serviço, uma das alternativas comumente usada é o emprego de proxies que cacheiam as partes mais importantes do acervo, com o objetivo de atender a demanda para esse conteúdo no lugar do servidor primário do sistema VoD. Nesse contexto, para melhorar a eficiência do proxy, propõe-se neste trabalho um novo algoritmo de cacheamento que explora o posicionamento dos clientes ativos para determinar a densidade de clientes dentro de uma janela de tempo existente em frente de cada trecho de vídeo. Ao cachear os trechos de vídeo com maior densidade em frente a eles, o algoritmo é capaz de alcançar um alto desempenho, em termos de taxa de acertos para as requisições recebidas pelo proxy, durante intervalos de alta carga de trabalho. Para avaliar esta abordagem, o novo algoritmo desenvolvido foi comparado com outros de natureza semelhante, fazendo uso tanto de métricas tradicionais, como a taxa de acertos, como também de métricas físicas, como, por exemplo, o uso de recursos de processamento. Os resultados mostram que o novo algoritmo explora melhor a banda de processamento disponível na arquitetura de base do proxy para obter uma taxa de acertos maior em comparação com os algoritmos usados na análise comparativa. Por fim, para dispor das ferramentas necessárias para construir essa análise, produziu-se uma outra contribuição importante nesse trabalho: a implementação de um simulador de proxies VoD que, até onde se sabe, é o primeiro a possibilitar a avaliação do hardware utilizado para implementar essa aplicação.

Today, Video on Demand (VoD) is a digital service on the rise that requires a lot of resources for its implementation. To reduce the costs of running this service, one of the commonly used alternatives is using proxies that cache the most important portions of the collection in order to meet the demand for this content in place of the primary server of the VoD system. In this context, to improve the efficiency of proxy, we proposed a novel caching algorithm that explores the positioning of the active clients to determine the density of clients inside a time window existing in front of each video chunk. By caching the video chunks with the greater density in front of them, the algorithm is able to achieve high performance, in terms of the hit ratio for the requests received by the proxy, during periods of high workload. To better evaluate our approach, we compare it with others of similar nature, using both traditional metrics like hit rate, as well as physical metrics, such as the use of processing resources. The results show that the new algorithm exploits the processing bandwidth available in the underlying architecture of the proxy for obtaining a larger hit rate in comparison to the other algorithms used in the comparative analysis. Finally, to dispose of the necessary tools to perform this analysis, we produced another important contribution in this work: the implementation of a VoD proxy simulator that, to the best of our knowledge, is the first one to enable the evaluation of the hardware used to implement this application.