Analysis of the Performance of CacheReplacement Policies for aVideo-on-Demand System

Abstract: With  the  wide  spread  of  broadband  Internet  access,  multimedia  services  are  becoming  immensely  convenient  to  access  and  are  making  a  significant  contribution  to  the  amount  of  today's  Internet  traffic.  Comparing  with  conventional  web  content  access,  media--streaming  services  require  significantly  more  bandwidth  because  of  the  huge  size  of  media  contents.  As  a  consequence,  the  limited  server  capacity  and  network  bandwidths  have  been  proved  to  be  the  main  bottleneck  in  the  development  of  video  streaming  over  the  Internet.  A  commonly  used  method  to  alleviate  traffic  congestion  in  backbone  network  is  setting  local  cache  servers  between  clients  and  backbone  network,  at  the  edge  of  local  networks.  To  investigate  the  effectiveness  of  local  caching  on  media  streaming  services,  in  this  thesis  five  widely  used  cache  replacement  policies  are  simulated  based  on  the  request  data  of  a  Video--on--Demand  (VoD)  system and  their  caching  hit  rate  performance  is  compared.  The  cache  hit  rate  results  indicate  that  local  caching  strategy  with  appropriate  cache  replacement  policy  can  achieve  fairly  high  cache  hit  rate,  and  therefore,  can  reduce  the  network  bandwidth  and  the  original  server  load  significantly.  Besides,  different  request  pattern  and  video  popularity  among  different  video  categories  have  great  impact  on  the  caching  results.