Design and analysis of a novel buffer management model for reliable content dissemination

Dağıtık içerik dağıtım servislerinde güvenilirliğin sağlanması için, etkin bir ara bellek yönetimi yoluyla başarılmış bir kayıp mesaj kurtarım mekanizması vazgeçilmez bir bileşendir. Ara bellek yönetimi konusundaki mevcut yaklaşımlar, akış kontrolü, bellek kullanımının azaltılması, mesaj dengesinin sağlanması ve bellek parçalarının yer değiştirmesi gibi çok sayıda problem bileşeni üzerinde yoğunlaşmaktadır. Bu tez çalışmasında, geniş ölçekli biyolojiden esinlenen eşler arası veri dağıtım servislerine yönelik ara bellek yönetimi problemi ele alınmıştır. Biyolojiden esinlenen epidemik protokoller; ağ hatalarına karşı dayanıklı ve ölçeklenir olmaları ve olasılıksal güvenilirlik garantisi sağlamaları açısından kayda değer avantajlara sahiptir. Bu tip protokollerde güvenilirlik ve ölçeklenirlik sağlamasının yanı sıra, etkin bir ara bellek mekanizması ile birleştirildiğinde, sistem genelindeki bellek kullanımı da iyileştirilebilir. Önceki yaklaşımlarla karşılaştırıldığında tekdüze bir yük dağılımı sağladığı kanıtlanan ve eşlerin her birinin sistemin kısmi bir görünümüne sahip olduğu bir koşulda genel ara bellek kullanımını azaltan ve Adımsal Eşit Dağılımlı Ara Bellek olarak adlandırılan yeni bir algoritma önermekteyiz. Bu yaklaşımın başlıca hedeflerinden biri; sistem içerisindeki ara bellek tutucularının ara bellek yükü mevcut eşler arasında dengelenecek şekilde seçilmesi ve bunun sonucunda içerik dağıtımının etkinliğinin arttırılmasıdır. Bu yaklaşım; her bir mesajın ara bellek tutucusu olarak yalnızca eşlerin küçük bir alt kümesi seçildiğinden, bellek kullanımını da azaltmaktadır. Aynı zamanda, geniş ölçekli senaryolara uygulanabilir, güvenilir bir dağıtım sağlar ve dinamik sistem giriş ve çıkışlarına adapte olabilir. Ara bellek boyutunu ayarlayarak, yüksek olasılıkla mesaj dengesini sağlar. Ara bellek modelinin başarım değerlendirmesi ve önceki yaklaşımlarla kapsamlı bir karşılaştırması gerçekleştirilmiştir. Değerlendirmeler; ölçeklenirlik, güvenilirlik, hatalara uyumluluk ve tekdüzelik analizlerini içermektedir. Ara bellek düzeylerinin bir fonksiyonu olarak dağıtım güvenilirliğine ilişkin analitik sonuçlar da türetilmiştir. İlgili sonuçlarda Markov zincir analizi temel alınmıştır ve bu sonuçlar sayısal olarak değerlendirilmiştir. Benzetimlerle gerçekleştirilen karşılaştırmalar, sonuçların güvenilirlik açısından iyi bir alt sınır oluşturduğunu göstermektedir. Yüksek düzeyli güvenilirlik değerleri için, elde edilen analitik sınırların benzetim sonuçları ile tutarlılığı gösterilmiştir.