Increasing a Mobile Client's Cache Reusability in Wireless Client - Server Environments

무선 클라이언트-서버 환경에서 이동 클라이언트의 캐시 데이타 재사용율 향상기법

  • 이송이 (서울대학교 BK21정보기술사업단)
  • Published : 2006.06.01

Abstract

In a wireless client server environment, data broadcasting is an efficient data dissemination method; a server broadcasts data, and some of broadcasted data are cached in a mobile client's cache to save the narrow communication bandwidth, limited resources, and data access time. A server also broadcasts invalidation reports to maintain the consistency between server data and a client's cached data. Most of existing works on the cache consistency problems simply purge the entire cache when the disconnection time is long enough to miss the certain amount(window size) of IRs. This paper presents a cache invalidation method to increase mobile clients' cache reusability in case of a long disconnection. Instead of simply dropping the entire cache regardless of its consistency, a client estimates the cost of purging all the data with the cost of selective purge. If the cost of dropping entire cache is higher, a client maintains the cache and selectively purge inconsistent data using uplink bandwidth for validation request. The simulation results show that this scheme increases the cache reusability since it effectively considers the update rates and the broadcast frequencies of cached data in estimating the cost of cache maintenance.

무선 클라이언트-서버 환경에서 데이타 브로드캐스팅은 효율적인 데이타 보급방식이다. 서버가 데이타를 방송하면 그 중 일부를 클라이언트가 캐시에 보관하여, 낮은 통신 대역폭과 한정된 자원을 극복하고 데이타 접근 시간 등을 절약할 수 있다. 서버는 또한 무효화보고서를 방송하여 서버 데이타와 클라이언트가 캐싱한 데이타간의 일관성을 유지할 수 있도록 한다. 기존의 캐시 일관성 문제를 해결하기 위한 대부분의 연구는, 접속 단절 시간이 너무 길어서 수신하지 못한 무효화 보고서의 수가 일정 한도(윈도우 크기)를 넘으면 단순히 캐시 전체를 삭제하는 방법을 사용한다. 이 논문은 이러한 긴 접속 단절 시간의 경우에도 이동 클라이언트의 캐시 재사용율을 높일 수 있는 기법을 제시한다. 캐시의 일관성 여부에 관계없이 무조건 전체 캐시 내용을 지우는 대신, 클라이언트는 모든 데이타를 지우는 비용과 선택적으로 지우는 비용을 추측한다. 만일 모든 데이타를 지우는 비용이 높아지는 경우에는 클라이언트는 캐시를 유지하고 검증 요청을 위해 업링크를 사용하여 유효하지 않은 데이타만을 선택적으로 지운다. 이 방법은 캐시 유지비용을 추측할 때 캐시된 데이타의 갱신 비율과 방송 빈도들을 함께 고려하므로, 효율적으로 캐시 재사용율을 높일 수 있다는 것을 모의 실험 결과를 통해 증명한다.

Keywords

References

  1. D. Barbara, and T. Imielinski, 'Sleepers and workaholics: caching strategies in mobile environ : merits,' ACM-SIGMOD, pp.1-12, June 1994
  2. J. Cai and K. Tan, 'Energy-efficient selective cache invalidation,' Wireless Networks, vol.5, pp. 489-502, 1999 https://doi.org/10.1023/A:1019144304789
  3. J. Jing, A. Elmagarmid, A. Helal and R. Alonso, 'Bit-Sequences : An Adaptive Cache Invalidation Method in Mobile Client/Server Environments,' ACM Mobile Networks and applications Vol. 2, pp.115-127, 1997 https://doi.org/10.1023/A:1013616213333
  4. K. Tan, J. Cai and B. Ooi, 'An Evaluation of Cache Invalidation Strategies in Wireless Environments,' IEEE Transactions on parallel and distributed systems, vol. 12, no. 8, pp.789 - 807, August 2001 https://doi.org/10.1109/71.946652
  5. S. Yi, W. Song, S. Jung, 'A Cost Effective Cache Consistency Method for Mobile Clients in Wireless Environment,' Data base Systems for Advanced Applications, pp.908-915, 2004
  6. J. Cai, K. Tan, 'Energy-efficient selective cache invalidation,' Wireless Networks, No.5, pp. 489-502, 1999 https://doi.org/10.1023/A:1019144304789
  7. S. Yi, H. Shin, S. Jung, 'Enhanced Cost Effective Cache Invalidation for mobile clients in Stateless Server Environments,' Embedded and Ubiquitous Computing, pp.389-397, 2004
  8. G. Cao, 'A Scalable Low-Latency Cache Invalidation Strategy for Mobile Environments,' IEEE Trans. on Knowledge and data Engineering, vol.15, No.5, pp. 1251-1265, 2003 https://doi.org/10.1109/TKDE.2003.1232276
  9. M. Yeung and Y. Kwok, 'Wireless Cache Invalidation Schemes with Link Adaptation and Downlink Traffic,' IEEE Transactions on mobile computing, vol.4, no.1 68-83, January/February 2005 https://doi.org/10.1109/TMC.2005.14
  10. A. Kahol, S. Khurana, and S. Gupta, 'A Strategy to Manage Cache Consistency in a Disconnected Distributed Environment,' IEEE Transactions on parallel and Distributed systems, vol. 12, no. 7, July 2001 https://doi.org/10.1109/71.940744
  11. J. XU, Q. Hu, W. Lee, 'Performance of Evaluation of an Optimal Cache Replacement Policy for Wireless Data Dissemination,' IEEE Transactions on knowledge and data engineering, Vol.16, No.1, 125-139, January 2004 https://doi.org/10.1109/TKDE.2004.1264827
  12. K. Watkins, Discrete Event Simulation in C. McGraw-Hill, 1993