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互联网接入数的几何式增长导致了Web服务器负载压力和用户访问时延的增加。代理缓存集群(Proxy Cache Cluster,PCC)是一组具有缓存能力、部署在骨干网边缘且与客户端通过高速局域网互联的代理服务器,将PCC作为客户端与Web服务器的中间件,在缓解Web服务器压力、降低用户访问时延的同时,也引入了负载均衡和缓存管理等新问题,如果不能处理这些问题,就会导致PCC性能降低。为此,本文面向PCC,分别提出基于虚拟节点的有限负载一致性哈希负载均衡策略和基于分代与综合驻留价值的缓存管理策略,主要研究内容如下:1.在有限负载一致性哈希策略中引入虚拟节点可以解决原策略负载均衡性受节点映射分散性影响以及不支持异构PCC的不足。改进策略将缓存节点性能评价指标作为独立信息数据波动赋权法输入,得到缓存节点性能量化值占比,结合随机函数,可为缓存节点生成对应数目的虚拟节点。根据各缓存节点拥有虚拟节点数的最大公约数m,改进策略可将哈希环均分为m段弧,并通过MD5函数将虚拟节点按比例映射到各段弧上。仿真结果表明,该策略在不考虑缓存空间大小限制的情况下,有效地提高了同构和异构PCC的负载均衡性和缓存命中率,降低了骨干网流量消耗和PCC响应时延。2.PCC性能同时还与缓存空间大小有密切关联性。本文提出基于分代与综合驻留价值的缓存管理策略,以在有限缓存空间中提高缓存和字节命中率。该策略将缓存空间进行区间划分,并利用独立信息数据波动赋权法计算各缓存对象综合驻留价值。当缓存区间容量不足时,相应区间的缓存管理机制将被触发,该区间综合驻留价值靠后的缓存对象将被移除或“降级”,其余对象将被“升级”。通过综合测试表明,该策略可保证PCC在空间受限情况下,多种性能指标仍得到有效改善。本文从PCC负载均衡和缓存管理问题出发,分别提出基于虚拟节点的有限负载一致性哈希策略和基于分代与综合驻留价值的缓存管理策略,并搭建了接近于实际工程应用的测试平台进行综合性能测试。测试结果表明,所提策略可有效改善PCC负载均衡性、缓存及字节命中率、骨干网流量消耗和PCC响应时延。