卫星网络HTTP加速技术研究

摘 要： 文件后，首先转发给客户端同时备份一份，然后对index.html文件进行压缩检测。若是经过压缩的需先解压再解析获得主页的URL，然后检查缓存中是否有这些对象，若有就直接从缓存中获取，调用Push方法将内容推送到卫星终端；如果发现请求的内容没有被缓存，就会调用预取模块进行预取，一旦主控站预取到新的内容，如果内容经过压缩则直接缓存同时调用Push方法推送到卫星终端；如果没有压缩则先对内容压缩并写入缓存，同时调用Push方法，直接将最新内容推送并缓存在卫星终端。

从图4可以看出，卫星终端与主控站工作方式有所不同，不同的地方主要是卫星终端服务器不支持压缩和预取模块，但是卫星终端缓存的内容和主控站是相同的。客户端发起请求后会先在l星终端查找Cache，如果Cache没有命中则必须要经过长延时的卫星链路到真正的服务器去读取，这样整个访问时间就会大大增加。

2 分析与评价

为了验证HTTP加速系统的有效性，对系统进行测试。测试系统的配置如下：

（1） 模拟多个客户端访问服务器，忽略客户端到卫星终端服务器和主控站服务器到真正服务器之间的延时，模拟客户端和服务器之间的卫星链路的单跳延时是300 ms；

（2） 客户端访问Web页面的时间间隔服从均匀分布。

整个测试分为两个过程：

（1） 连续两次访问同一个页面，对比响应时间。测试步骤如下：

① 没有HTTP加速；

② 有HTTP加速（卫星终端和主控站都有缓存）；

③ 有HTTP加速（卫星终端和主控站都有缓存，主控站有压缩）；

④ 有HTTP加速（卫星终端和主控站都有缓存，主控站有压缩和预取）。测试结果如表1所示。

（2） 与第一个过程的测试内容有所不同，第二个测试是先访问主页面，记录页面响应时间，紧接着访问主页面内的子页面，记录子页面的响应时间。测试的步骤同上，测试结果如表2所示。

3 结 论

卫星网络的带宽限制和高延时导致Web 访问传输性能下降。HTTP协议的频繁交互是影响其在卫星网络中传输性能的主要因素，若想要达到可观的加速效果，就必须对原有的HTTP协议进行修改。为了改善这种“请求?响应”交互模式对卫星网络中HTTP协议性能的影响，本文提出在原有的系统基础上增设两级服务器，在服务器上实现预取和缓存技术的结合，设计了有效的HTTP加速方案。

Web缓存利用较高的命中率来减少链路上的数据传输，节省了大量的访问时间，但只依赖缓存技术实现理想的加速效果是不太现实的；Web预取则克服了Web缓存在利用WWW访问时空间局部性的缺陷，使缓存机制可以尽量摆脱时间局部性和空间局部性的束缚。作为提升高速缓存命中率的一种手段，预取技术已经越来越显示出它的重要性。在很大程度上能缩短在卫星网络中使用Web访问的响应时间，充分节约卫星带宽资源。Web缓存和预取技术为提高网络性能带来了新的机遇，同时也遇到了一些新的挑战。就目前来看，仍有以下问题有待进一步探讨和研究：

（1） 如何提高缓存命中率。由于价格的因素，缓存的存储往往有大小限制，必须要明确缓存的内容，舍弃对用户无用的内容。缓存是从无到有的，在最初阶段不能发挥作用，而且在不能命中的情况下服务器性能会出现颠簸，所以提高命中率应该是研究缓存的核心任务。

（2） 如何解决缓存的更新、清除和同步问题。随着Web内容的丰富，更新速度的提升，客户可能只是关心实时信息动态，所以要有一个很好的缓存刷新机制，及时清理缓存的垃圾，让更重要的内容进入缓存。如何实现主控站缓存和卫星终端缓存的同步在整个项目中也花费了大量的时间，经过反复调研，采用主控站主动向卫星终端Push的方法。是否有更好的解决方法应该也是以后工作的重点。

（3） 如何正确获得用户会话集，并能使用恰当的方法进行处理，以期提高预取的准确率。已有预取算法的研究主要集中在日志文件的挖掘以及对URL的分析，日志文件按照同一个IP 地址划分成不同的会话集。 由于有很多用户可能共用一个IP，而且用户的访问也是随机的，所以会话集并不能真正地代表某个用户的访问序列。所以在存在很多噪声的情况下，如何精确地确定预取对象应该是以后研究的重点。

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