presentazione_Lelli_final

ALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITÀ DI BOLOGNA

Gestione Dinamica del Piazzamentodi User-generated Content in Reti Ibride Fisse/Mobili

CANDIDATOMatteo Lelli

RELATOREChiar.mo Prof. Ing. Paolo

Bellavista

CORRELATOREDott. Ing. Carlo Giannelli

Anno Accademico 2012/2013Sessione II

Reti Spontanee

• Reti dinamiche e collaborative che coinvolgono interfacce wireless eterogenee e percorsi multi-hop relativamente brevi

• Interazione spontanea di dispositivi sia mobili che fissi, tipicamente amministrati da un piccolo numero di utenti interagenti socialmente

Reti Spontanee Federate

• Più reti spontanee distinte possono essere federate attraverso Internet

• Sono accessibili servizi remoti risiedenti su una rete spontanea differente da quella del richiedente

Real Ad-hoc Multi-hop Peer-to-peer

Architettura a due livelli

• Service layer: supporta servizi Peer-to-Peer attraverso utilità di registrazione, advertising e discovery

• Core layer: offre astrazioni per comunicazioni end-to-end sia unicast che broadcast

Servizio di File Sharing

B

C

A

D

FileSharing Client

FileSharing Client

FileSharing Service

FileSharing Service

UMTS


B

C

A

D

FileSharing Client

FileSharing Client

FileSharing Service

FileSharing Service

UMTS

• Reti molto estese: traffico su nodi intermedi


B

C

A

D

FileSharing Client

FileSharing Client

FileSharing Service

FileSharing Service

UMTS

XX

• Reti molto estese: traffico su nodi intermedi• Nodi mobili: indisponibilità del servizio

B

C

A

D

FileSharing Client

FileSharing Client

FileSharing Service

FileSharing Service

UMTS


• Reti molto estese: traffico su nodi intermedi• Nodi mobili: indisponibilità del servizio• Collegamenti via rete cellulare: banda limitata

Passive/Active Caching

Nuovo servizio cache che:• effettua cache passiva dei file

passanti (attuando apposite politiche di placement e replacement)

• risponde attivamente a richieste di file conservati nella cache tramite meccanismo di redirect

Politica di placement di default• Casi banali: possiedo già il file o file

più grande della cache NO CACHE• Burst: occorrenze del file negli ultimi

burstTimeThreshold minuti inferiori a burstOccurrences CACHE

• Nuovo contenuto: occorrenze totali del file minori di firstTimesNotToCache NO CACHE

Politica di placement di default

• Ultimi slice crescenti dell’istogramma di popolarità sono maggiori uguali di lastIncInARowThreshold CACHE

• Valore dell’ultimo slice maggiore del valore massimo – tolerancePercentageThreshold % CACHE

0

2

4

6

8

10

12

14

PopolaritàPolinomiale

Tempo

Occ

orre

nze

(#)

Politica di replacement di default

Politica ibrida:• algoritmo LFU (Least Frequently

Used) su un periodo di tempo limitato

• a parità di frequenza, algoritmo LRU (Least Recently Used) su tutta la storia del traffico

UMTS

B

C

A

D

FileSharing Client

FileSharing Client

FileSharing Service

FileSharing Service

FileSharing CacheServiceFileSharing

CacheService

Servizio di cache attiva e redirect

1. Federazione di reti spontanee

UMTS

B

C

A

D

FileSharing Client

FileSharing Client

FileSharing Service

FileSharing Service


CacheService

1

2


2. Richiesta file


UMTS

B

C

A

D

FileSharing Client

FileSharing Client

FileSharing Service

FileSharing Service


CacheService

3

4

5

6


3. Redirect2. Richiesta file


UMTS

B

C

A

D

FileSharing Client

FileSharing Client

FileSharing Service

FileSharing Service


CacheService

10

98

7


4a. Hit3. Redirect2. Richiesta file


UMTS

B

C

A

D

FileSharing Client

FileSharing Client

FileSharing Service

FileSharing Service


CacheService


4b. Invio file4a. Hit3. Redirect2. Richiesta file


File Sharing Content Replacer• FSCacheManager: gestore

della cache• FSPlacementStrategy:

strategia di placement• FSReplacementStrategy:

strategia di replacement• CachedFiles:

memorizzazione file• FSPacketListener: monitora

i pacchetti passanti per il nodo

• FSCacheService: servizio di cache attivaRAMP

packet packet

FileSharingCacheService

FileSharingPacket

Listener

FileSharingCache

Manager

FileSharingPlacement

Strategy

FileSharingReplacement

Strategy

CachedFiles

Scenari dei test sperimentali• Test cache passiva

IEEE 802.3 (Ethernet)IEEE 802.3 (Ethernet)

AA BB CC

FileSharingServiceFileSharingServiceFileSharingCacheServiceFileSharingCacheServiceFileSharingClientFileSharingClient

IEEE 802.11 (WiFi)IEEE 802.11 (WiFi)

100 Mbit/s100 Mbit/sMax 54 Mbit/sMax 54 Mbit/s

• Test cache attivaAA

FileSharingCacheServiceFileSharing

CacheService

BB

FileSharingClientFileSharingClient

IEEE 802.3 (Ethernet)IEEE 802.3 (Ethernet)

ERN ManagerERN Manager

IEEE 802.11 (WiFi)IEEE 802.11 (WiFi)

GSM/EDGE

CC DD

FileSharingServerFileSharingServer

473,6 Kbit/s473,6 Kbit/s

Max 54 Mbit/sMax 54 Mbit/s100 Mbit/s100 Mbit/s

Risultati test cache passiva

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324250

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16No cacheCache

Numero richiesta

Tem

po d

i lat

enza

(s)

File leggero (5,2 KB)Media latenza senza cache 0,0722 sMedia latenza con cache 0,0463 sGuadagno sulla latenza 35,79%

Byte trasmessi senza cache ≈ 132 KBByte trasmessi con cache ≈ 21 KB

Guadagno sui byte trasmessi 84,09%

File pesante (7,8 MB)Media latenza senza cache 6,759 sMedia latenza con cache 3,233 sGuadagno sulla latenza 52,16%

Byte trasmessi senza cache ≈ 196 MBByte trasmessi con cache ≈ 31 MB

Guadagno sui byte trasmessi 84,18%1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 1213 1415 16171819 2021 222324 25

000

001

002

003

004

005

006

007

008

No cacheCache

Numero richiesta

Tem

po d

i lat

enza

(s)

Guadagno massimo: 52,16 % di latenza e 84,18% sui byte trasmessi

Risultati test cache attiva

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 250

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

No cacheCache

Numero richiesta

Tem

po d

i lat

enza

(s)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150

20

40

60

80

100

120

140

No CacheCache

Numero richiesta

Tem

po d

i lat

enza

(s)

File leggero (5,2 KB)Media latenza senza cache 2,969 sMedia latenza con cache 1,731 sGuadagno sulla latenza 41,71%

Byte trasmessi senza cache ≈ 132 KBByte trasmessi con cache ≈ 1 KB


File pesante (718 KB)Media latenza senza cache 98,353 sMedia latenza con cache 1,282 sGuadagno sulla latenza 98,70%

Byte trasmessi senza cache ≈ 196 MBByte trasmessi con cache ≈ 1 KB


Guadagno massimo: 98,70 % di latenza e 99,99% sui byte trasmessi

Conclusioni e sviluppi futuri• Monitoraggio del traffico di File Sharing• Nuovo servizio di cache sia passiva che attiva• Politiche di placement e replacement di default adattate

al contesto di reti ibride fisse/mobili

Sviluppi futuri:• Cooperazione tra servizi di cache per ottenere maggiore

visibilità globale del traffico• Politiche di placement e replacement più articolate

(differenziazione file in base al contenuto oppure all’identità del proprietario)

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