C o o p e r a t i v e A r c h i t e c t u r e - PowerPoint PPT Presentation

C o o p e r a t i v e A r c h i t e c t u r e s a n d A l g o r i t h m s f o r D i s c o v e r y a n d T r a n s c o d i n g o f M u l t i - v e r s i o n C o n t e n t V a l e r i a C a r d e l l i n i C l a u d i a C a n a l i U n i v e r s i t y o f R o m e ' ' T o r V e r g a t a ' ' U n i v e r s i t y o f P a r m a R i c c a r d o M i c h e l e C o l a j a n n i L a n c e l l o t t i U n i v e r s i t y o f M o d e n a a n d R e g g i o E m i l i a U n i v e r s i t y o f R o m e ' ' T o r V e r g a t a ' ' P h i l i p S . Y u I B M T . J . Wa t s o n R e s e a r c h C e n t e r

H e t e r o g e n e o u s e n v i r o n m e n t ● C l i e n t s h a v e d i fg e r e n t c a p a b i l i t i e s : ● D i s p l a y ● C P U p o w e r ● N e t w o r k

H e t e r o g e n e o u s e n v i r o n m e n t ● C l i e n t s h a v e d i fg e r e n t c a p a b i l i t i e s : ● D i s p l a y ● C P U p o w e r ● N e t w o r k T r a n s c o d i n g ( c o n t e n t a d a p t a t i o n )

C o n t e n t a d a p t a t i o n : w h e r e ? ● S e r v e r ● C l i e n t ● I n t e r m e d i a t e - b a s e d c o n t e n t a d a p t a t i o n ● F i r e w a l l , p r o x y , g a t e w a y a l r e a d y e x i s t s ● P r o b l e m : t r a n s c o d i n g c o m p u t a t i o n a l l y e x p e n s i v e ● T y p i c a l s o l u t i o n s : ● C a c h i n g → l e s s t r a n s c o d i n g r e q u i r e d ● R e p l i c a t i o n → l o a d s h a r i n g

D i s t r i b u t e d c o n t e n t a d a p t a t i o n ● C a c h i n g i s s u e : ● M u l t i p l e v e r s i o n s → w o r k i n g s e t s i z e i n c r e a s e d ● R e p l i c a t i o n i s s u e : ● T r a n s c o d i n g c o m p u t a t i o n a l l y e x p e n s i v e → n e e d e fg e c t i v e l o a d s h a r i n g ● C o n t r i b u t i o n : ● A n a l y s i s o f c o o p e r a t i o n s c h e m e s a p p l i e d t o c o n t e n t a d a p t a t i o n a r c h i t e c t u r e

T o p o l o g i e s a n d s c h e m e s ● N o n c o o p e r a t i v e ( N o c o o p ) ● H i e r a r c h i c a l r o o t ( H i e r a r c h i c a l r o o t ) ● H i e r a r c h i c a l l e a f ( H i e r a r c h i c a l l e a f ) ● F l a t q u e r y - b a s e d ( F l a t - q u e r y ) ● F l a t s u m m a r y - b a s e d ( F l a t - s u m m a r y )

H i e r a r c h i c a l a r c h i t e c t u r e s H i e r a r c h i c a l H i e r a r c h i c a l l e a f r o o t C o n t e n t s e r v e r C o n t e n t s e r v e r C l i e n t s C l i e n t s

F l a t a r c h i t e c t u r e s F l a t q u e r y - b a s e d F l a t s u mma r y - b a s e d C o n t e n t C o n t e n t s e r v e r s e r v e r C l i e n t s C l i e n t s

Wo r k l o a d m o d e l s ● T w o w o r k i n g s e t s ● L i g h t t r a n s - l o a d ( r e s o u r c e s f r o m I R C a c h e l o g s ) ● H e a v y t r a n s - l o a d ( m u l t i m e d i a w o r k i n g s e t ) ● S y n t e t i c a l l y g e n e r a t e d t r a c e s

A r c h i t e c t u r e c o m p a r i s o n ( l i g h t t r a n s - l o a d )

A r c h i t e c t u r e c o m p a r i s o n ( h e a v y t r a n s - l o a d )

S u m m a r y o f e x p e r i m e n t s R e s p o n s e t i m e L i g h t t r a n s - l o a d [ s e c ] H e a v y t r a n s - l o a d [ s e c ] C o o p e r a t i o n s c h e m e M e d i a n 9 0 - p e r c e n t i l e M e d i a n 9 0 - p e r c e n t i l e F l a t q u e y - b a s e d 0 , 1 1 0 , 6 4 0 , 6 2 2 , 2 4 F l a t s u m m a r y - b a s d 0 , 0 7 0 , 7 8 0 , 5 6 3 , 7 6 H i e r a r c h i c a l r o o t 0 , 8 6 2 , 8 2 5 , 5 2 1 4 , 5 7 H i e r a r c h i c a l l e a f 0 , 3 1 , 7 4 1 , 0 7 5 , 1 1 ● H i e r a r c h i c a l r o o t → c o n g e s t i o n o n t h e r o o t n o d e ● F l a t a r c h i t e c t u r e s b e t t e r t h a n h i e r a r c h i c a l ● P e r f o r m a n c e g a i n c a n b e i m p r o v e d ● I s s u e s r e l a t e d t o l o a d p a r t i a l l y a d d r e s s e d ● F i r s t s o l u t i o n : L o a d s h a r i n g a l g o r i t h m s

L o a d s h a r i n g a l g o r i t h m s ● F l a t q u e r y - b a s e d a r c h i t e c t u r e ● C h o i c e s i n c a s e o f u s e f u l h i t ● L o a d - a w a r e a l g o r i t h m ● L o c a l l o a d - a w a r e ● T h r e s h o l d ● L o a d - b l i n d a l g o r i t h m s ● B l i n d - a c t i v e ● B l i n d - l a z y

L o a d - a w a r e a l g o r i t h m ● O p e r a t e o n u s e f u l h i t s ● L o c a l ● R e m o t e ● T h r e s h o l d b a s e d a l g o r i t h m ● L o a d ≥ T h r → a v o i d t r a n s c o d i n g ● L o a d < T h r → a c c e p t t r a n s c o d i n g C l i e n t s

L o a d - a w a r e a l g o r i t h m ● O p e r a t e o n u s e f u l h i t s ● L o c a l ● R e m o t e ● T h r e s h o l d b a s e d a l g o r i t h m ● L o a d ≥ T h r → a v o i d t r a n s c o d i n g ● L o a d < T h r → a c c e p t t r a n s c o d i n g C l i e n t s

L o a d - a w a r e a l g o r i t h m ● O p e r a t e o n u s e f u l h i t s ● L o c a l ● R e m o t e ● T h r e s h o l d b a s e d a l g o r i t h m ● L o a d ≥ T h r → a v o i d t r a n s c o d i n g ● L o a d < T h r → a c c e p t t r a n s c o d i n g C l i e n t s

L o a d - b l i n d a l g o r i t h m s ● E x t r e m e t h r e s h o l d v a l u e → l o a d b l i n d ● T h r = 0 . 0 → B l i n d - l a z y n e v e r c o n t e n t a d a p t a t i o n ● T h r > 1 . 0 → B l i n d - a c t i v e a l w a y s c o n t e n t a d a p t a t i o n

Wo r k l o a d ● H e a v y t r a n s - l o a d w o r k i n g s e t ● T w o r e q u e s t d i s t r i b u t i o n ● B i m o d a l 1 0 %- 9 0 % ● U n i f o r m

E x p e r i m e n t a l r e s u l t s ( b i m o d a l w o r k l o a d )

E x p e r i m e n t a l r e s u l t s ( u n i f o r m w o r k l o a d )

S u m m a r y o f e x p e r i m e n t s ● B l i n d - l a z y ● B e s t m e d i a n r e s p o n s e t i m e , w o r s t 9 0 - p e r c e n t i l e ● B l i n d - a c t i v e ● B e s t w i t h u n i f o r m w o r k l o a d ● L o a d - a w a r e ● B e s t w i t h h e a v i l y s k e w e d w o r k l o a d ● L i m i t e d p e r f o r m a c e g a i n ● L o a d a w a r e n e s s d o n o t a d d r e s s w o r k i n g s e t g r o w t h i s s u e s