On learning suitable caching policies in Information-centric Networks

• Autor(a) principal: Pires, Stéfani Silva
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFBA
• Texto Completo: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/35471
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO; Redes centradas na informação; Cache na rede; Políticas de substituição de cache; Ciência de contexto; Aprendizado online; Information Centric Network; In-network caching; Cache replacement policies; Context-awareness; Online learning

Nos últimos anos, a rede centrada na informação (Information-centric networking - ICN) ganhou atenção das comunidades de pesquisa e indústria como um paradigma de rede de distribuição de conteúdo eficiente e confiável, especialmente para lidar com aplicativos centrados em conteúdo e que necessitam de alta largura de banda, juntamente com os requisitos heterogêneos de redes emergentes, como a Internet das coisas, Redes veiculares Ad-hoc e Computação na borda da rede. O armazenamento em caches na rede é uma parte essencial do design da arquitetura ICN e o desempenho da rede geral depende da eficiência da política de armazenamento de conteúdos utilizada no cache. Portanto, muitas políticas de substituição de conteúdos foram propostas para atender às necessidades de diferentes redes. A literatura apresenta extensivamente estudos sobre o desempenho das políticas de substituição em diferentes contextos. As avaliações podem apresentar diferentes variações de características de contexto, levando a diferentes impactos no desempenho das políticas ou diferentes resultados das políticas mais adequadas. Por outro lado, existe uma lacuna de pesquisas para compreender como as características do contexto influenciam o desempenho das políticas. Também faltam iniciativas que auxiliem no processo de escolha de uma política adequada a um cenário específico. Nesse sentido, esta tese aborda essas lacunas de pesquisa ao (i) apontar o que é contexto da perspectiva das políticas de substituição de cache e as características de contexto que influenciam o comportamento do cache, e (ii) propor uma estratégia de meta-política de cache para auxiliar na escolha de políticas adequadas ao contexto vigente. Para o estudo de delimitação de contexto, realizamos uma extensa pesquisa da literatura de ICN para mapear as evidências relatadas de diferentes aspectos do contexto em relação aos esquemas de substituição de cache. Além da contribuição de entender o que é contexto para políticas de cache, a pesquisa forneceu uma classificação útil de políticas com base nas dimensões de contexto usadas para determinar a relevância dos conteúdos. Além disso, como uma investigação de aspectos holísticos para representar o contexto, e motivados pela área emergente das redes centradas no humano, realizamos um estudo de caso exploratório sobre a influência do comportamento humano no desempenho das políticas. Neste sentido, realizamos um estudo baseado em simulação que avaliou o desempenho das políticas de substituição de cache por meio de clusters formados pelos usuários de acordo com seus hábitos de escuta musical. Os resultados mostram evidências de que aspectos distintos de contexto afetam o desempenho das políticas de cache. Após os estudos de contexto, apresentamos uma estratégia de meta-política capaz de aprender a política mais adequada para caches online e se adaptar dinamicamente às variações de contexto que levam à mudanças em qual política é a melhor. A meta-política se beneficia da diversidade de políticas e seus aspectos de contexto, e faz uma separação entre a lógica de remoção do conteúdo e o gerenciamento das informações de contexto usadas pela política. A estratégia modela a escolha de políticas adequadas como um problema de aprendizado online com retorno parcial. A meta-política oferece suporte à implantação de um conjunto diversificado de políticas de cache autocontidas em diferentes redes. Ela permite que o dispositivo de cache funcione como um sistema adaptativo agnóstico aos contextos subjacentes, como padrões de solicitação de conteúdo ou variações de popularidade. Os resultados experimentais mostraram a eficácia e adaptabilidade da meta-política a diferentes contextos em simulações com dados sintéticos e reais.