Redes de Distribuição de Conteúdos: Abordagens Exatas e Heurísticas

1. Redes de Distribuição de Conteúdos: Abordagens Exatas e Heurísticas

2. Sumário • Motivação • Problema PPRDR • Formulação Matemática FD • Heurística HC • Resultados Parciais • Conclusões Parciais • Trabalhos Futuros

3. Motivação • Alguns conteúdos, como os de multimídia, necessitam de suporte para que os requisitos dos clientes sejam satisfeitos • Uso de tecnologias: • melhoram a qualidade percebida • reduzem os custos operacionais

4. Motivação – Redes de Distribuição de Conteúdos Clientes Clientes Clientes

5. Motivação – Sem RDC

6. Motivação – Sem RDC

7. Motivação – Sem RDC

8. Motivação – Sem RDC

9. Motivação – Sem RDC

10. Motivação - RDC

11. Motivação - RDC

12. Motivação - RDC

13. Motivação - RDC

14. Motivação

15. Motivação - RDC Reduzir Custos

16. Motivação - RDC

17. Motivação - RDC

18. Problema • Problema de Posicionamento de Réplicas e Distribuição de Requisições (PPRDR) Dinâmico e online • Variação do Problema de Posicionamento de Réplicas (NP-Completo)

19. Problema - Objetivos • Gerenciar o posicionamento das réplicas • Gerenciar todas as requisições • Tentar atender a qualidade exigida pelos clientes • Minimizar custos ao longo do tempo: entrega+replicação+atraso

20. Problema - Características • Clientes • Têm exigência mínima e capacidade máxima de banda • Podem ser atendidos por mais de um servidor • As requisições podem ser atendidas ao longo do tempo

21. Problema - Características • Servidores são heterogêneos em capacidade de armazenamento e banda • Informações sobre períodos futuros não são conhecidas a priori - online

22. Problema Dinâmico - Características • A cada período de tempo podem surgir novas requisições e novos conteúdos • Conteúdos podem deixar de existir • Condições da rede podem mudar

23. Trabalhos Relacionados - Estático • [Almeida 2004] – PPR. Uso de Árvores multicast. Modelo matemático, heurísticas • [Huang 2004] – PPR. Trata a questão da QoS como alta chance de sucesso. Abordagem distribuída, dominação de grafos • [Bektas 2007] – PPS, PPR. Modelo matemático, decomposição de Benders, algoritmo guloso

24. Trabalhos Relacionados - Dinâmico • [Bartolini 2003] –PPR. Processo de Markov, heurística gulosa • [Zhou 2007] – PR, PPR. Heurísticas e Simulated Annealing. Considera informações sobre o futuro

25. Trabalhos Relacionados - Distribuído • [Tenzakthti 2004] – PPR. Heurísticas centralizada e distribuída • [Aioffi 2005] – PPR. Modelo matemático, heurística • [Wauters 2005] – PPR. Heurísticas dirigidas por eventos

26. Formulação FD Variáveis: • xijt fração do conteúdo solicitado pela requisição i entregue pelo servidor j no período t • ykjt 1 se o conteúdo k está replicado no servidor j no período de t. 0, caso contrário • bitbacklog da requisição i no período t • wkjlt = 1 se o conteúdo k é copiado pelo servidor j a partir do servidor l no período t. 0, caso contrário

27. Formulação

28. Formulação C2 T=10 S1

29. Formulação C2 T=10 X2,1,10 S1

30. Formulação C2 T=10 X2,1,10 S1

31. Formulação T=10

32. Formulação T=10 S1 S2 R1 R2

33. Formulação T=10 S1 S2 Y1,1,10=1 Y2,1,10=0 R1 R2

34. Formulação T=10 S1 S2 Y1,1,10=1 Y2,1,10=0 R1 Y1,2,10=0 Y2,2,10=1 R2

35. Formulação

36. Formulação

37. Formulação

38. Formulação

39. Formulação Dit 0

40. Formulação Dit

41. Formulação Dit Xijt

42. Formulação Dit Xijt

43. Formulação Dit bit Xijt

44. Formulação

45. Formulação

46. Formulação

47. Formulação

48. Formulação wkjlt

49. Formulação T=10 W1,2,1,10=1 S1 S2 R1

50. Formulação FD Constantes: • R conjunto de requisições a serem atendidas • S conjunto de servidores da RDC • C conjunto de conteúdos a serem replicados • T conjunto de períodos de tempo • Lk o tamanho do conteúdo k • Ok servidor origem do conteúdo k