mediaguard: a model-based framework for building qos-aware ... · a number of technology and...
TRANSCRIPT
MediaGuard: a Model-Based Framework for Building QoS-aware Streaming Media Services Ludmila Cherkasova, Wenting Tang, Amin Vahdat Internet Systems and Storage Laboratory HP Laboratories Palo Alto HPL-2004-25 February 17, 2004* E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
benchmarking, enterprise media servers, workload analysis, performance modeling, synthetic workload generator, admission control
A number of technology and workload trends motivate us to consider the appropriate resource allocation mechanisms and policies for streaming media services in shared cluster environments. First, workload measurements of existing media services indicate a "peak-to-mean" workload variance of more than one order of magnitude. It is difficult to overprovision service resources for such a highly variable workload, making the adaptive resource allocation and economies of scale of a shared hosting environment attractive for streaming media services. Second, in emerqing workloads based on enterprise, news, and music content, a significant portion of the content is short and encoded at low bit rates. Additionally, media workloads display a strong temporal and spatial locality. This makes modem servers with gigabytes of main memory well suited to deliver most of the accesses to popular files from memory. Finally, end-point admission control for streaming services is more important than for traditional web services because a streaming media object delivered in the face of insufficient server resources is doubly bad, with wasted work at the server often resulting in aborted connection at the client. We present MediaGuard -a model-based infrastructure for building QoS-aware streaming media services -that can efficiently determine the fraction of server resources required to support a particular client request over its expected lifetime. The proposed solution is based on a unified cost function that uses a single value to reflect overall resource requirements such as the CPU, disk, memory, and bandwidth necessary to support a particular media stream based on its bit rate and whether it is likely to be served from memory or disk. We design a novel, segment-based memory model of a media server to efficiently determine whether a request will incur memory or disk access when given the history of previous accesses and the behavior of the server's main memory file buffer cache. Using the MediaGuard framework, we design a novel, more accurate admission control policy for streaming media servers that accounts for the impact of the server's main memory file buffer cache. Our evaluation shows that, relative to a pessimistic admission control policy that assumes that all content must be served from disk, MediaGuard delivers a factor of two improvement in server throughput.
* Internal Accession Date Only Approved for External Publication Copyright Hewlett-Packard Company 2004
MediaGuard: a Model-Based Frameworkfor Building QoS-aware Streaming Media Services
Ludmila CherkasovaHewlett-Packard Laboratories
1501 Page Mill RoadPalo Alto, CA 94303, [email protected]
Wenting TangHewlett-Packard Laboratories
1501 Page Mill RoadPalo Alto, CA 94303, USA
Amin VahdatDept of CS& E, UCSD
9500 Gilman Drive La Jolla,CA 92093, USA
�������� � ������ �� ������ � ��� �������� ����� ������
�� � ������� �� ���������� ������� �������� ��������� ���
������� ��� ������� ����� ������� �� ������ ����� ������������
����� �������� ����������� �� ������ ����� ������� ������ �
������������� �������� ������� �� ���� ��� ��� ����� �� �� �
������ � �� ���� � ������������� ������ �������� ��� ��� �
�� ��� �������� ��������� ����� �� ������� ������� �������� ���
�������� �� ���� �� � ������ ����� ���������� ������ ���
������� ����� �������� ������ �� ���� �� ��������� ����� �� ���
�������� ����� ��� ���� ����� � �� �� �� ������ �� �� ����
�� ���� ��� ������ � ��� �� ����� ������������ ����� ���������
������� � ���� ������� ��� ������ ������� !��� ����� ������
������� ��� � ����� �� ���� ������ ���� ����� � ������� ��� ��
�� ������ � ������� ��� ���� ������� �������� �������� ������
���� ����� ��� ������� ������� �� ���� ������� ��� ��� �����
����� ��� ������� ������ � ������� ����� ��"� ��������� �� ��
��� �� ������� ������ �������� �� ������ ���� ��� ����� ����
� �� ������ ���� ������� �� ������ ������� � �� �����
#� ������ ���������� $ � ����������� ����������� ��� ������
�� %�������� ������� ����� ������� $ �� �� ������ �����
���� �� ������ �� ������ �������� ��&����� � ������ � ������
��� ���� ��&��� ���� �� ������ �������� !�� �������� �������
�� ����� �� � ��� �� �� ������ �� ���� � ��� �� ����� � ��'�
������� ������� ��&�������� ��� �� �� ()*� ����� ������� ���
�������� �������� � ������ � �������� ����� ����� ����� ��
�� �� ��� ��� ������ � �� ������ � �� ������ ���� ������ �� �����
#� ���� � � ������ �� ��������� ������ ����� �� � ����� ������
� ������ �������� ������ � ��&��� ���� ���� ������ �� ����
���� ���� ���� �� ������ �� �������� ������ ��� �� �������� ��
�� ������+� ���� ������ �� ��,�� ���� *��� �� -����.����
���������� �� ���� � � ������ ���� ����� ��������� ����� ����
�� ��� ������� ����� ������� �� ����� ��� �� ���� �� ��
������+� ���� ������ �� ��,�� ���� /�� ��������� ����� ���
������� � � ��������� ��������� ����� ����� �� ������� ��
��� ���� ��� �� ������ ���� ����� -����.���� �������� � ���� ��
�� ���������� �� ������ ���� ����
1. INTRODUCTION��� �������� �� ����� �� �������� �� ����� ������ ���
�������� �� ��������� ���������� ������� ��� �������������� �������� �������� ����� ��������� ������� ���� ��� �������������� ����� �� ������ ���� ������ � �� ����� ��� ����� ���� ������ ���� �� ������� ����� �� ����� ����� � ������� �� ���������� �� ���� ����������� ����� �� ���� ������� ���������������� �� ��� ������ �������� �������������! ������� ���� ����� ������ ��� ���� ����� ����������� �� ���� �����! ��������� ��� ����������� �� � ������ ������� ������� ��������������� �"! #$! #%! #&! '(� �� � �������� ����� ������� ���������� �����������! ����� �������� ����� ������� ��� ������������� �� ���� ��� �������� �������� ���� ��� ��������������� ����� �� ���������� ��� �� �������� ������������! ������ �� ��������� ��������� �� �� ������� ��� �� ��������� �� ����� ������� �� ��������� ���� �� ��)����� ���� �������� ��������� � �� ����� �� ������� ��� ���� ������� �� ��� �����������������������������������! ������� �������� ��� ��� ��� ��� �� �� �����
��*������ ��� �������� ����� ������� ����� �� ��� ����� ��������� ������ ��������! ��� �� +,-! ������! ��� ����� � ������������� ���� �� � ����� .�� ��� ����! �� ���� � ���� ��������� ������� �� ������� ���� ������ /���� ������� ��������� ��� � �� � ��������� �� � ������� �������� �� ��������� ����� ! ��� ��� �� ���� �! �������! ��� ����� ���� ������������ �������� ����� +,-! ������! ��� ����� � ������������ ��� �� ������� ���� ����� ��� ���������! �������� ������� ������ ������ ������������0 ��� �� ������������ �� ���� �� �������� ����� �����
����� ������� ��������� ��� ����� 1������ �������� ��� ��������� ���� �� �������� ��������� 2�� �! ��� ���������� ������ �!���� �������! ������ ������! ��� ���� ����3 �4���� � �� � ��� ��� �� �������� ��� ������� �������� �������� 0�����������! ��� ��)��� ������� �� ����� ������ �� ����������� � ����� ��������� ������ 2# ����$� ���3! ��� ��� ������ �� �����! ���� ���� ��� ������ �������� ����������! ��� �������� �% 56�� #�% 56� +78� ����� ������� �������� �9��� ���� ����������� �� ��� ����� �� $( :7� 0� ��� ���� ����! ������ ����������� �� �� " ;7 �� ���� ������! ������ ���� ���� �� ��������� �� ������� ����� �9��� �� � ������ ���� ������!���� ���� � ����� ������ ������ �� ����������� )�� ������ ��������� ������� ��� ���� ��� ���� ���������� ���������� ��������� � ����! ��� ������� �������� �� � ��������� �������� �������� � �� ��)��� ����� �� ��� ������� �� ��� ������ ����������� ������ ���� ������ ���� ���� ��� ����� ������������ ������ ��� ���� ������ ���� �����
0 )��� ���������� ��� ��� ���� �� ��� ���������� ���� ������ ���� ������� ��������� �� ��� ��������� ������ �� ��� ������� �������� �� ���� ��������� ��� �������� ������� ���� �������������� �������� �������� 0 �� ���� ��� � �� �� � �� ���� �� ���� ��� ������ �� � ��� ����� ����� ��� ������ ����������� <������! ��� ��� �9�� �� ��������� ��� ������ ���������� �������� ������� �� �� ��� ���� ���� ��� ���� �9������ ��� ���� ��� �������� ���� ������ <������! ��� ������������ �������� ����� ������! ���������� ������ ���� ����������� ����� � �������� ���� �� �� ����� ���� ������! ����������� ���� =�> �� ��������� ��� ��� �����?� ������ �� ���������������� ������! ��� �������� �� ��� ������ �������� ����� ������ ����! � �������� ����� ������ ���� ������ ���������� �������� ��� �������� �� ����� � �� ���� 2������� ������ �������� �� ��� ������ �� ����3� �� ���! ��� �� ���� ������ ���9���� ������ ���� ����� �� �� ������ �������� ���� ������������� ����� �� ��� ��� ����! ����� �������������� �� ����� ���=�> �� ��� ������ ������� ������� �������@�� �� ��� ����� ������� ��� ��������� ����������� ������
�� �������� ����� ������� �� ���� ��������� � ��� �� ������������� ����� � ���� �� �������� ��� �������� �������� ������������A ��� +,-6���� �����*����� ��� ��� �������� ������������� �������� �� ��� ������ �� ��� ���� �� ��������� ������ �����! �� ������� ���������� B � ���������� ������������ ������ =�>������ �������� ����� ������� B ���� �� ���)������ ��������� ��� ������� �� ������ �������� �� ����� ��������� � ��������� ����� �� ���� ���� ��� �������� ���! �� �������! �� �������� �������� �������� ������ ������� �� ��������4�! ���������� �������� � ��� ���)�� ��������� ��A
� :������ ����� ������ ������ ��� � ��� �� ��� ����������
� C����� ��� �� ������� ���� ���� � ��� �� ����� �� ���D�� ��� ������ ������� �� ��������� 2�� �! +,-! ����!������! ��� ��������3 �������� �� ������� � ���������� ����� ������� ��� �� ������� �� ������� ���� ������ �� ��� ������� ������������ ��� �� ���� �� ��������� �� ���� ��� ��� )�� ���� ����A ������ �� �����
� C�������� ��� ���� �� )�� ����! ����! ������� � �� ���� 2����� �������3 �� � ������ ���� ������ 2�� ����3! ���� � �����! �� �������� � �� ��� �� ��� ����� ������!���� �� ��� ������� �� �������� ������ ��� ��� ��������� ��� ������?� ���� ������ )�� ���� ����
� +������� ��� ����� �� �������� ������ �������� �� � �������� �� ���� �� ������� =�> ����������
/� ������ ���� ��� ���������� ��������� �������� � ����������� ��� ������ =�>������ �������� ����� �������� .���4�����! ������� ��� ��� ����� � ������ ����� ������ ��������������� ����� � ����� �� ������� ����� �������� ��� ������������ ��� ���� ������� ����� ������! ��� ��� ������ ���� ��� �����)�� ������� �� ��� ������ ��������� .�� ��� � ������ ������ ������ ������! ��� ������ �� �������� � ����)�� ����� �������� �������� �� � ��������� ������ ������ �� ���� ������������� ������ �� �������� ��E �� ������ ������ �� � ���� �
����� ����� ������ � �� ���������� ������� �� �� ��������� ������� ������A �� ���� ����� � ��� �� ���� �� ������ � ���� ��������*�� ������ ������ � ������ � �� ���� � ��������� ��E��� ��9�� ��� �� ���� ���������� +�������� ����� ������ ���������� �� ��� ���� ��������� ��������� ������ �� ������� �������������� �� �� ������� � �����)��� ������� �� ������ ���������� � ��������� �������-��� ���������� ���������! �� ���� � � �����! ���� ���
���� ��������� ������ ����� ��� �������� ����� ������ 2������������������3 ���� ������ ��� ��� ����� �� ��� ������?�
���� ������ )�� ���� ���� @�� ���������� ���������� �������� ���� ������������� �� ������ � ����� �� ��� ������������ �������� �� �� ��������� ������ ����� ���� ��������������������� ��� ������ ���� � �� ����� @�� ���������� ����������� ���� ���� ���� F(E �� ����� �� ����� �� � ������ ����� ������! ��� ����� �� ����� ����� ��� ���� ���� �(E �� ������ ���� ��������� � ��� ������ ���� ��� ��� ����� ������ �������������� ����� ��*� �� )�� ���� ���� @�� ��������� ��� ������ ��� ������ ����� �� �4����� ����� ����������� ���� �� ���� ����� �� �� ���*�� �� �������� >����� # ���D�
������� ��� ������� ����� >����� ' �������� ��� ������� ������� ������ ��������� � >����� " ��������� ��� �� ��������� ������ ������ >����� � ������� �������� ��� ���� ���������� ������������ ��������� ��� �������� ���������������������� ���������� /� ������� ��� ���������� ���������� �������� �� >����� %� .������! �� ������ ���� � ������� ������������ ��� ������ ���� �� >����� F�
2. RELATED WORK0 ��� ������ ���������� ������ ��� �� ������ � ��� � �����
�� ������ ��������������� ;���� ��� ��������� �� ��������� ����� �����! � ���������� ������ ��� �� ������ ��������� ������� �� ������� �� ����� ������� � ��� ����� �� ���� �� ��������� ������� �������� ��� ������ �� ������ �� ����������� ��� ������� ������ �� ������ ����� ��� ��� � ��� � ����� ������� ���� �� ��������� ������ �� �������� 14����� ���������� ������ ������ ���� ������ ���� ��� ��� ���� ���������� ��� �� � �����)�� � ��� ����� �� =�> �������� �� ��������� �#F��
����� ������ ��������� ������ ������ ������� ����� =�> ���������! ���� ��� ��������� ������ �� ��������� ����������� � �������� ��� ��� ������ ������ ��������� ��� ������������ ��������� ������ �� ������� ��� ��������*�� � �������� ��� ����������� �� ����� ��� ������ ���� ���� ���� �$$!##! #�! #G! '$! %�� :��� �� ��� ������������ ��������� ������� ������ ������������� �������� ��� ����� �� ������ ������ � ������� ��������������! ��� ���� ���� �� ������ �����������*����� �� ������ ����������� �#F! $"! #! $#�! ��������� ��������� ������ �� ������� ���
���� ��� ���� ������� ���������� =�> ��������� ������� �������������� ����! �������� �� �� ��� ������� �����*����� ��� ������������ ��������4�� ���� >��������� ��������� ������ ������������� �� ��� ������ ���� �� ������ ���� ��� ��������� �� ����������� ���� ��� �4��� � �����)��� ���������� :��� �� ��������� ��� ������� �� ����� � ��� ��������� �� ������� �� ����2H783 ����� ;��� ��������� ��� �������� �� ������������������ ���������� ��������� ������ ������ ��� �� �������� �� �$�!'! $F��+��������� ����� )�� ������� �� ���� ���� ������� ������ ���
������ � �������� �� ����� �� �������� ������ �������� �� ������� �� ������� ����� �������� ������ ����! ������� ��� ��������� ��������� 0 ��� �������� �� ���������� ��� �������� � ������� �� ������� �� ��������*�� ��� �������? ���������� �� �$�! $&! $G� ��� ��������� ������ �� �4������ ������� ����� �� ������ ��������� �������� �� ��� ������ �����0 ��� � ������� �� ���������� ����� � ������� ��� ������
�� ������*�� ���� �������� ��� �������� ������� �� ������������ ������� <������! ����� �� ������� ������ ����������� ��� ��� ������� �� ��� ���������A ��� ���� ������ ��������� ���� ���� �� ��� ����� �� ����� �������! �� ����� ������������ ������ ������ �������������� +�������� ������� ��������� �������� �� ��������� �� ������� ,������� �� ����������� ������ ��� ��� ����� ��� �� ���� ���� �� � ���� ��������
�� ��� ������! ��� ���������! �� �� ���� � �������� �������!��������� ��� ����� �� ���������� ��������� ������ �� ���������� ����� ���� ��� ������� ������� �� ����� ������ ������ ��� �� ������� ��� ���� �������� ���������� �F! $'! #(!#'�� ��� ��� ���� ����� ���� ������ �� �� �������A �� ��������� �� ���� ��� ���� ����� �� �������� ������ �� ����! ��������� ��� ������ ��� ������ ��� � ���� ��� ���� ���� �� �������� ��� ���� ���� �� ����� �� ��� ������ ���� ��������� ����� ������ ����� �� ���� ���� ���� ���� ���! ����� ��� ����������� ���� � ��������� ��� �������� ����� �� ����� �� ���� )���+������ ������� �� ���� ����� �� �� �� �������� ������� ������������� �� �G� ���� ������ ���� ���� �� � ���� � ����������� ���� �� ��� �������� ������ ��� ��������� ���������������� ��� ���� �9��� @�� ���� ������� ������� �� ������� ��������� /� ���� � � �� ������� ����� �� � ����������������� ������ ���� I8- ���������� ������ � �� ���� �� ������?� �������� ������� �� ��D�� ��� ������� ��� ����� �������� ����� ���� �� ��������� ����� ����������� ��� �������������� ����� ������������� ������ ����� �� ��������� ������� ������� �� �����
������� ��� ��� �� � ��� �� ��� ������ �� ������� �� ��� ����������� ��� ���� � �� �������� ������� ���� ����� �� ��������� C��� +������ �$! "! #$! $(! #%! &�� �� �"! #$! &�! ��� ����������� � � ��������� ��� ���������� ��� ������� ���� ������� �C+� ���� �� ������ ���������� �� �$�! ��� ������� �������� ������� ��������� �� � ��� @> ��������� ���� ������)��� ������ ������� ���� ����� �� ������� �������� �� ������� �� ���� � �������� ������� � ������ � ��������� �������� ��� ���������� ������� ���� ��� ������� �� ������������ �������� ��� ���������������� ������� ��� ���� �� ��������� ��������� �� �$(�! ��� ������� ������� � �������� ������������ ������ �� ������ ������*�� �������� ����� ���������������� �� �� �C+ ����������� ���� ������� ���������� � ������� ��������� �� ��� ����! �� ������� ��� ����������������6��������� ������ ������ �� � ���� ������ ������ !����� ����� ��� �������� ���������! ��� �������� ������ ��������� ��� ����� � ����� ������ ����������� �� �#%! &�! ���������� ������� ��� �������� �� ���������� ���)��� ��� ���� ���� ������6��������6���������� ������! ���������� � ������������� ���� �� @�� ���� ������� ������� ������� ��� ����������� ��� �������� ����������� ������ ��� �� ����� ��������� ����� ������� ���� ��
3. MEASURING MEDIA SERVER CAPACITY+�������� ����� ������� ��� �������� ��������*�� � ���
����� �� �������� ������� � ������ �� ������� ������� ������� � ������ ������! ���� ����� ��� ��������� ��������� �� ��������� �� � ���� 0 �������� �������� ������ ���� ��������� � ��4���� ����� �� �������� ������� ��������� � ��������� ���� ��� ��� ������ ��� ������ ��� ���� )�� �������� � ������ �� ����! �� � �(( 56�� <������! � ���������������� �� �������� ������ �� �������� �� ����� �������� ��� ���� �� ������ ��� � ��� ���� ���������� �� ������ ��� ������������� �������� �� ��� ��������� /��� ��� ��� ���������� �� ����� �������� ���� ��������� ����� ������ �������� �������� �� �����J .�� �4�����! �� � ����� ������ �� ������� ��������� � �������� ������� ������ �� �(( 56�! �������� ������ � ����� �� ��������� # � � �������� ������������� �� #�( 56�J ��� ����� ����� ���� � �������� ��������� ������ ���� �� ���� ��� ��� ������ ��� ������ ��� ����)��� ���� ������� ������� �� ������ ��A ��� ��� ����� ���������������� �� ������� ���� �������� ������ �������� ��������2��� ��3 )��� �� � ����� ������J
/� ��� ��� ��� �������� ��� ���������� ��� ����� �������� ������ ������ ���� �������� ����� ������� ��� ������ ���������� �� �����A
� ������ ���� ����� ��� B �������� � ����� ������ ���������� ��� ��� ������ �� ��� ���� ��� ������ ��� � � ���K
� ��� �� ���� ����� ��� B �������� � ����� ������ ������� ���� ���� ������ �� ��� ���� �� ������ � ������������
1�� �� ����� �������� ������� �� � ��� �� ��������������� ����� ������ ������ �� � �������� �� ���� 2�� ��� �����!�� ���� ��4 �� ����� ����������� ��� ������ �������� ��������A #G 56�! �% 56�! $$# 56�! #�% 56�! '�( 56�! ����(( 56�3� -��� �� �4���������� ������ ���� �������� ���������� ��� � �������� ��� �� ��� ��������! �� �������������� ��� ����� ����� �� � ����� ������ ������ 8���>�����G�( ���� 8���L�������� ��� ��) ������� ��� ��� ������ ����������� �� ��� �4���������� ����� ��� �������� ����� �� ��������� ������� ��������� ���� ��������� ���������� �������������� �� ������� �6@ �������� ������ ��� ������ ��� ��� ������ � ������! �� ������� ������� �������� ������ ��� ��������� ��� �������-���� ��� ������ ���� ����� ���! ��� ����� ������ �� +,-
������A +,- ������ $((E �� �����*�����! ��� �� �� ��� ����������� ���� ������ ������ ����������� �� ������! ����� ��������� ���� ����� ��� ���� ��� ������ ����� � )�� ���� ��� ����!����� ��� ��� ����� ������� ���� ��� ����������� ���� ������� )�� ���� ���� ����! ���������! ���� ������� ��������� �������� ������ ������ ���� ��� ����� ������ �� ������������� ������� .�� ��� �� ���� ����� ���! ��� +,- �����*������� ��� ����� ���� ��� ������ ���� ����� ���� .�� ��� ��� ������� ���� �����! �� �� ���� "�E ��� �� �� ��� � ������� ���������� ������ ����������� -���� ��� ��� �� ���� ����� ���!��� ������ ���������� �� ���������A ���� ��������� ���������� ���� �� ������� ���� ��� ����� ���������� ������ ��� ��4����� �������� ��������� � � ���� ������� �� ��� ������� �������� ������� �� �� ������� ������� �������� ��������������� �����������.� ��� $ �3 ����� ��� �������*�� ���� ��D���� ��� �����
����� ��� ��� ����� ������ ������ ����� ��� ������ ���� ������ ��� ��� �������� ������ �� ������ �� ���� ) ���! ����� 2$!$3�������� ��� ��4���� ������ �������� � � ������ ���� ������ ������ �� ��� ���� ��� ������ ��� ���� )�� ������ �� ��(( 56� �� ����� 1�� ������� ����� ��� ��� ����� ������ �� ����� �� �������*�� ���� ������ �� ��� .� ��� $ 3 ����� ���������� �������*�� ���� ��� ��� ��� �� ���� ����� ������� ����������� ������� ���� ���� ��� ����� ����� ��� ������
������ ���� �������� ����� ������� ��� ������ �� ���������� ����� ��� ����������� .�� �4�����! ��� �������� ������ ����� ���� ��� ������ �� ����� �� ����� ������� ���� �� ��� �4���������� �� $G ������ <������! ��� �������� �� ��� ��4��������� �� �������� ������� � ������ �� ����� �� ��������� ��� ����������� �� ����� �� ���� ������ & ����� ��� ��� ���������� ����� ��� �� ����� �� .� ��� $ �3! ��� $( ����� ��� ������ �� ���� ����� ��� �� ����� �� .� ��� $ 3��� ��� �����! ��� ����� ������ ���������� �� #���' �����
�� ��� ����� ��� ������ ���� ����� ��� ���� ����� ��� ��� ������ ����� ��� �� ����� �� .� ��� # �3� ���� �����)�� ������������� ���)�� ��� ���������� ����������� ���� ������������ ��� ��������� ���� ������� .� ��� # 3 ����� ��� ������������ ��4���� �������� �� :6� ��������� � ��� ������ ������ ��� ��� ������ ��� ��� �� ���� ����� ���� ������������ ��� ��������� �� � ����6)�� �������� ���� �� ��� �����
�3
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18Nor
mal
ized
Ser
ver
Cap
acity
in S
trea
ms
Normalized Stream Encoding Bit Rate
Single File Benchmark: Scaling Rule
Server Capacity ScalingLinear Function: y=x
Linear Function: y=k*x
3
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Nor
mal
ized
Ser
ver
Cap
acity
Normalized Stream Encoding Bit Rate
Unique Files Benchmark: Scaling Rule
Server Capacity ScalingLinear Function: y=x
Linear Function: y=k*x
���� � �� ������ ������ ����� � ����� � ���� �� ��� �� ���� 0�������� �� *��&�� ���� 0��������
�3
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500Ser
ver
Cap
acity
(C
oncu
rren
t Str
eam
s)
Stream Encoding Bit Rate (Kb/s)
Single File vs Unique Files Benchmark
Single File BenchmarkUnique Files Benchmark
3
20406080
100120140160180200220
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Ban
dwid
th (
Mb/
s)
Stream Encoding Bit Rate (Kb/s)
Delivered Bandwidth
Single Benchmark (From Memory)Unique Benchmark (From Disk)
���� � ��������� �� ������ ������ ��� ��� �� ���� �� *��&�� ����� 0�������� �� �� ����� �� �������� �� ���������
�� ������
������ ��) �������� �� ��� ������� �4���������! �� ���������� �������� )�� ������� ��� ���� ��) ��������A �� �� ��� ��������! ���� � ����� ������ ����� ���� �� '�F ����� ����� �������� ��� �� ���� ����� ��� ������� �� �������� ����� ����� ����� ��� ������ ���� ����� ���! ���� ��� ��4���� ������ �� ����� ������� ��������� ���� ������ �� � '�F ������� ��� ���� ��� ��4���� ����� �� ����� ������� ������������� �������� ����������� ������� ���� �� �� ���������� ��������A ���
�������� ������� ���� ������ ������ ���������� �� ���� �� �����4���� �������� ��������� � ��� ����� ������ ��� �� ����������� ���������� C������� ������ �������� ��� ������� ������ ������ ���������� ����� ��� �������� ��� ���������-���� ��� ������ ���� ����� ���! ��� ������ ���������� ��+,- ������! ����� ����� ��� ��� �� ���� ����� ���! ��������� ���������� �� ���������� 0 ������ ����� ������ ����������� � ��������� �� ���� ������ ������ ��� ���� )���2����� ��� ���� ������ �� ����3 ��� ���� ������ ��������� ������� ���! �������� )���� -���� ��� ���4��� ��������! ������� �+,- ��� � ���� ��� ��� ������� ���������� ������ ��������!��� ����! ���� �� ��� � ���� ��� ��������� �� ��� �������������� ���������� ��4� ������� �� ������ ��A ��� �� ������ ��� �4�����
����� ������ ������ ��� � �������� �������� �� ��� ���������������� �� � �������� ����� ������ ����� ��� ��� ��������� ��� ����� .����! �� �������� � �� ������� ����������� ��� ��� �� ��� ������� ������������� �����������! ������ ������� ��)��� ��� ������� �� ������ �������� ������ ��������� � ��������� ������ �������� �� ��� )�� ������ ������ ��� ��� ���� ���� �� ��� ����������� )���/��� ��� ������ ��������� � � ������ �� �������� �� ����
����A� � �� ���� �� � ������ ��������� � ����������� )��2�� ��� ����������� ���� �� ��� )��3 ���� ������K
� ��� ���� �� � ������ ��������� � ����������� )�� ���������
0�����������! �� ��� ��� �������� ���������A� � � ��� ������ � � ��� �� ������ �� ����� �� ��� )��� ������ ��� ��������!
� ���������
� ��� ��4���� �������� ������ ������ �� ��������� ������� ����� ��� ������ ���� ����� ��� ��� � )�������� �� �� ��!
� ��������
� ��� ��4���� �������� ������ ������ �� ��������� ������� ����� ��� ��� �� ���� ����� ��� ��� �)�� ������ �� �� ��!
� ������� ��
� � ����� �� ��� ������� ��� � ������ ���������� ���� �� � )�� ������ �� �� ��!
� ����������� � ����� �� ��� ������� ��� � ������ ���� ����
���� �� � )�� ������ �� �� ���-���� ��� ��� �� ���� ����� ���! ��� ��� ������� ���� � �������� ����� <��� ��� ������ �� ����� � ������� �� �������������� ��)��� � ��� ����������
������-���� ��� ������ ���� ����� ���! ��� ������� ������ �����
��� ����������� )�� ���� ����! ����� ��� ���� �� ��� ��������������� ��� ����������� ���� ���� ������ ���! ����������� ���� � ������� �� ������ �������� ��)��� � ��� �������
���
I�� $ � ��� ����� ������ ������� ��� �������� ��������� ����� ������ ��� ��4���� ������ ������ �������� ������ ��� �� ��� �������� ��� ��� ������ �� ���� �� � �A
��������
� ����������� �
�� ����������� ��������
��� ��� �������
��� �
7� ������ ��� � ������� ����! �� �� ������ ��� ����������� ��� ������� ������A
�����������
�
��������
������� ��
���������
� �
��������
� ����������
� ��
I�� � � ��� ������ �������� �������� � � ����� ������!�����
� �� � ��� ������ � � ��� �� ������ �� ����� �� ��� )������� �� � ��� � ��!
� ���� ���
� � ����� �� ������� ����� � ������ ����
���� ��� � ����� �� )��� ������ �� ��� ��!
� ��������
� � ����� �� ������� ����� � ���� ���� ���� ���
� ����� �� )��� ������ �� ��� ���
���� ��� ������� �� �� � ����� ������ ����� �������� � ��� ������� � � �������A
�� �
������
���� ���
� ������� ���
�
������
��������
� �����������
���
�� �� � � ���� ��� ����� ������ �������� ������ ��� ������!��� ��� �������� ���� ��)��� ��� ������ �� �������� ������������� /� ��������� ���� ���������� ����� � ������� ��� �������� 2�������3 ��� �������� ����� ������ ����������� � ��� �� �������� �������� ��������� 2���� ��������� ��)����� ���� ��43� ��� �������� ������ ������ ������ ��� �4������ ������ ������ ���� ���� ��� ������� ��������� 2���� �������� $E�GE3���������� �� ������� ���� � ��� �� ����� �� ��D�� ��� ���
���� ������� �� �������� ��� �� +,-! ����! ������! ����������� �������� �� ������� � ��������� ����� ������ ��������� �� ��� ������ �� ���� ��� ���� �� ��� )�� ����A ������� �� ���� ����� ��� �������� ��������� �������� � ���������� ������ �� � ������ ������ 2����� �� �����3 ���� �������������� ������ ������� �� ���������� �� ����� �� �� ����������� ��������� �� ��� �������� ������ ������� �������� ���� � ������ ����������� �� ��� � ������ �� ��� ������ �������.�� � ���� ������� �� ���� ����� �� ����! �� �� ����� ����������� ��������� ������� ������ ������� �������� �� ���������� ��� �������
4. SEGMENT-BASED MEMORY MODEL�� ����� �� ���� � � �� �� � ����� �� ����! �� ���� �� ������
��� ������� � ��� �� ���� ���� � �������� ���� ���� �������� ���� � ������ ���� ���� ����� L���! ���� ������ �������� ��� ������ �� �� ���� ���� ��� ����� )�� ������� �� ������A�� ����� �� � �� ���� �� ������ �� ��� ���� )��! ������ �������� ��� ����� �� � ���� ����! ���� ��� )��� ���� ��� ���� �)�� ���� ����! ����� ��� ���� ���� �� ����� ��� � ������ ��� ����������� )�� ���)4 ���� ������� ����! �� ����� ���������� ���� � � �� �� � ����� �� ����! � ����� ��D���� ���� )�� �� ����� ��� �������� ������� �� ������ �� ������������ ���� ����� ��� ��������� ������ �� �������� ���������������� ��� ��� �� ������� ���� �� )�� ������! �� ���� �� �����! �� �������� � �� ��� ��D���� ���� ������ �������� �� � ������ �� ����� )�� ������� ���� ����� �����������4������ ��� ����� ������ ������� ���� ��� ����� �������������� ���� � ������ @> )�� ���� ��� ���� I8- ����������������
4.1 Basic Definitions and Notations.�� ��� �� ���� �! �� ��)�� ��� �������� ����������
� � ����� B ��� ����� )�� �� ������ � ��
� ���� ����� B ��� �������� �� � ����� �� �������
� � ������� B ��� ������ �� ���� �� ��� ����� )�� �� ������� �� �� ���� �����! �� ������ ���� )��� ��� ������ ��������� �� ������
� ��������� B ��� ���� ���� � ������ ����������� �� �� ����� ������ 2��� � �� ������3�
� ������� B ��� ���� ���� � ������ ��������� � �� ���� ������������ �� ���� ����! �� ������ �������������� ������������� � ���� ������� ��� � ���� ����� )�� ��������A ������� � �� ���� �� ������! �� ���� ������ ����� ��� ���A���� ����� � ������� � ����������
��������� ������� ������ � � ��������� �� �� ���� ��� ��� ����
���������� � ��� �� �� ���� �����
��� ��������� ������ �� �������� ����� ����������� �� ������� �������� �� ������� ������ ���������� I�� �� ���� � �� �� ������� ���� �� )�� � ���� ��� � ����� �� ��� )��� .�����������! ��� �� � � ���� ����� ���� ����� �� ��� �� ���� �!��� ������! ����������� � � ������! ���������� �� ��� ��������� ��� �� ��� )��� ��� �������� �� ����������� )�� ���)4 ��)������ ����� �� ���� � ����������� ���� ���� �� ������ ���������� �� ��� �����A �� ��� �4�����! �� �� �� ��� � � ��������:�������! ��� ��������� ������ �� )�� ���� ��)��� ��� ������������ ������� �� �������� )�� �� ����� �� ������� �� ��������� ��� ���� ������� ���� ��� � ����� �� ��� )�� 2�� ��� � ���
�� ������ ��� )�� � ����� 3 �� � ���� �� ������ ��� ����������� )�� �� ���� ��� ��� �������� ���������� �� ���� )���� ���� �� �������.�� ������������! ��� �� ������� ��� �������� ������ �4������
I�� � ����� ������ ���� � ��� �� ������! ��� ��� ����� )��������� �� ��� ����� ������ � ��� ������ � �� ��� ��� �������� ��� ��� I�� �� ������� ��� �������� �� ���� �� �� ������������ �� ����� �� .� ��� 'A
� �� ���� �� ��� � )�� �� ������� �� ���� �� � � ���K
� �� ���� �� ��� � )�� �� ������� �� ���� �� � ��� ���K
� �� ���� �� ��� � )�� �� ������� �� ���� �� � ��� ����
mem
2
t3r3
r2
r1
Tcur
1
200
t
0
Bytes Transferred: 120MB
t
Size = 100MB
time (sec)
=500100 150
���� � ������ ��������
I�� �� �������� ��� ������ ����� �� ���� ����� ���� � ��� ����0� ���� ���� �����! �� ���� �� ��� ����������� ��� ����������� �
�� ��! �� ���� �� ��� ����������� ��� ���� ��� ���� � �� ��!��� �� ���� �� ��� ����������� ��� ��� � ��� ���� � �� ���/���� ��� ������� ����� �� ���� ����������� � ����� �� ������� ��� ��! ��� ������ �� ���� ���� ��� �� �� ��� ������ 2���������3 �������� �� ����������� )��� ���� ��� ����������� � ����������� )�� �� �����A
� � �� ���� �� )�� �� ������ ��� ��� ��� ��� ��� �� ��� ���������� /� ��� � ���������� ����� ��������� �� ������ ������ ����! ����� ������ �� � ��� ������ ��� � ����� ��� ��� ��� �� �� ����! ��� � ����� �� �23� ��)��� ��������� ��������� �� ������ ����������� �� ��� � ������ �� ��� �� �����
� � �� ���� �� ��� )�� ��� ���� ���������K
� � �� ���� �� ��� )�� ��� ��� ����������
���� ��� ��������� �������� � ���� �����4������� �� )�� �� ������ ������ �� ������ ��� ����� �������� ���� ������� 2����������3 �� ������� ���� ��� ������ �������������� �� ����� �� ���������� ������� � ��� ����� �� ���� ���� � ���������� ������ �� ����� .�� �4�����! �� � ��� �� ���� ������ ��������� ���� ���� � ��� ��� �� ���� � ������ ���� ���� ����� ��� �������� ���)4 �� )�� �� �� ������� ������ ���� ������� <������! ��� ��� �� ���� ������ ������� �� ���� ���� � ��� ��� �� ���� � ������
��� � ��� �� ��������� � � ��� ������ �� ������ ���� � � �� � ����
� � ��� ����� �� ����� ���� �� ������� ������� � � ������ � ������������ �� ��� �� ������ ���������� �� ��� � ���� � ��� ����� � ����������� � ��� �� ������ �� ����� ����
���� ������ ����� ��� ������� ���)4 �� ��� ����������� )���� ������� �� ��������� ����� ��� �������� �������� ������ �� ��� � � )�� � ����
�� ����� ���� � ����� ������� ���� �� �� )�� ��� ����������� )�� �� ����� ������� �� ������ 2������� �� ��� �4����� �������� ����3� �� ��� ��4� ������! �� ������� � ��� �� ������������� �� ������ ��� ��� �� �� ��� �� )�� � ���� ������� ����� ���������� ���� ��������� �� � �� ���� �� ������� �� � �.�� ��� )�� � ! �� ��� ��� �� � �� � ������� �� ��� �� ������
/��� ��� ���� ������� �������������� �� ���� ���� ������ ���� ����� �� ��� ��� )��� ���� ��� �������� ������ �� �������� ����� �� � �� �������� � �� ��� 2������ ���� � ������������ �������� ������ ��������������3! ���� �� ����������� �� ���������� ����������
4.2 Basic Operations for Computing File Segmentsin Memory
0 )�� �� ���� ����������� � �� ���� �� ����� ���� ����������� � �� �� ��)��� �� �������A
������� � �� � �� ���� ��� �� � ���
����� � � ����� ��������� �� � ��������� ��
� � � ��������� �� � �� � ��������� ���� � ����� ��������� ���
�� ���������� �� � ������ ������ �����! �� ���� �� � ��� �������� ��� ���� )�� �� ����� �������� ������� �� ����������� ����� ���� �� ��� �� �������� �� ����� �� ��� ���� )��!�� ���� �� � ��� �� �������� ��� ������ ��� ��� ������������ )�� �� ����� ���� ��� ������ ���� ����! ��� ���� �������� ��������� ������ �� ��� ���� ���� ������ � ���������� ����� �� �������� ���� ��������� �4����� ���� ��������� �� ���� ������! ��� �� ������� ��� ����
����� �4�����! ��������� ������� �� .� ��� "� I�� ��� � ��� � �
��
� � �� ���� �� �� ����� ������ ��� ���� )�� � 2���� ��������� �� '(( ��3 �� ��� �������� ������� �����A ���������� � � ��
���������� � � �� ���� ��� ���������� � � �� ���
r
1r
3r
2
<40, 50>(40)
10 20
<0, 30>(20)
<0, 30>(10)
<0, 40>(0)
time (sec)
=50T /T=0
2
3
t
t
t
1
40
<30, 40>(40)
���� � ������� �� ����� �������� � �� ���� ����
/���� ��� )��� �� ���� ��� � ��� ���� � � � �� ��� ��� ������������ �� ���� � �� �� � ���� ��� ������� ���� �� ���� �� ������� ������ ��� � ��� ������ ��� ����������� �� � ����� ���� �
��� ����� �� ���� ��� � ���� �� ���� � ��� ��� ���� �� ��� ����
��� �� �� ���� �� )�� � ������ � ��� ���� �������� >��������!�� ���� ���� ������� ���������� ��� ���� ��� �� �� ���� �� )��
� ! ���� ��� ������ ���� ������� � ��� � .������! ��� ������
�� ���� ��� �� �������� ��� ��� ���� ����� ���� �� ��� ��������� ���� ��� ������� �� )�� � � ���� �������! ��� ��� �� �� ������� )�� � ���� ��� ���� ����� ���������� �� ��� ������ �������� ������ �������� A
������� �� ��� ����� �������� ���� �������� ���� ��������
�� ��������� ��� ��� ��! ���� ����� �� ����� �� )�� � ������� � ���� ���� �� ����� ���� ��� �
����� �� �� �� ���� ��������!
�� �������� � ��� ���������! ����� �� ��� ��������� ���
������� �� � � �� I�� ���� ��� ���� � ��� ���� ���� �� �����
������ ��� ���� )�� � ��� ���� ����������� �� ����������� �! ���� ������ � ���� ����� ���� ���� ���� I�� ������ � ��������� � �� �
�� �
���� � ��� � ���� � ��� ������ � ��������� � �� ��� ����� � ���� ���� ��
���������� � ������ �
����� � �������� � �! ��� � ������� � ��� ��� ��� � �"��#�� ���
����� � ��� � ��� � ���� � ����
�����������! ��� ��������� �������������� � ��)��� � ���� �� �������� �� ���� ������ ���� ���� ��� ������ ���� ��� ���� ������ ����� �� ���� ������ .�� ������������! ��� �� ������� ����4����� ������� �� .� ��� "� I�� �� )��� ������ ��� �� ������� )�� � ������ � ��� � �
�� � �
�� �� ��� ��� ��� ��������A
������ ���� ������
������ ���� �������
������ ���� ��������
����! ������ � ������ ����� �������
������ � ������ ����� �������
I�� ��� � ��� � ���� �
�� � � �� ���� �� �� ����� ������ ��� ����
)�� � ����� ��� � �� ��������! ����� ���������� � � ���������� � � ��� �
�����������! ���� ��� �� ��� ������ ���� ��� ��� �� ��� ���� ��������� �� )�� � �� ��� � �� ���������@�� ��� �� �� ������ ��� ��� �� �� ����� �� )�� � ���� ���
���� ����� ���������� ���� ��������� �� �� ����� ��� � ��� � ���� �
��
����� ���� �������� ���� ��� ��� ������ ������� �� ������ ���)�� �� ����� �� ��)��� �� ��� �������� ���A
������� �� � �� � ��������� �� ��� �
�������
��������� � �� ��� � ����������� �� �
��� ���
>��� ������� ������� �� � �� ���������� ��� ��� �� �� ����� ��)�� � ������ �� ��� � �� ��������! �� ���� �� ������ ��� ����������� �� ��� �� ���� �� )�� � ������ ��� ������ �� ������������ ��� � �� �������� ��� ������� �� � !���������� �� � ���I�� �� � ��� ������� ��� �4����� ������� �� .� ��� "� L��!
��� �� ���� �� ������ ��� ��� �� �� ����� �� )�� � �� ��� $�����
��������� ���� ��������� �� ����������� �� .� ��� ��
r
1r
3r
2
. . .10 20
<0, 50>(20)
<0, 50>(10)
<0, 60>(0)
time (sec)
=70T /T=0
2
3
t
t
t
1
60
<50, 60>(60)
<60, 70>(60)
���� � ������� �� ��� ���� ���� ������� �
/� �� ������ ��� �� ����� � ���� .������ 2"3! �� ��������! �� ��� �� ������*�� ���������! ����� �� ��� ������ %�� ���� ��������� �� � �������� ��)��� ���� .�������� 2#3 ��� 2"3� <���! �� ���� ��� �� ��������� ����� �������������� �� ����� ��� ������� ������� �� ����� �� )�� � ����� ������ �������� ���� �� �� ���� �� ������ ��� ������� �� ������ �� )�� � �� ��� $����� ��������A �� ���� �� ������ ���� �%� � �� ��� �� ���� �� %� � �� ��� ��� �4����� �� �����A
������� �� ��� ����� �������� ���� �������� ���� ��������
������� �� $�� ����� �������� ���� �������� ���� $�������
��� �������� ��������� �������� �� � ������� ������ ��� �� ������ ���� ��������� �� ��� ��� �� �����! �4��� ��� ������! ��������� ���! � %�A
��� ��� �� � ���&� ���%�� ��%��� ���%���
I�� ��� � � � �� � � ��� ������ 2���� �����3 �� ����� ���� ������� �� %� ��������� ����� �� ��� �������� ������A
��� ��� �� � ���&� ��� ��%��� �� ��
.�� ��� ���� �� ��� �����! ���� �� ��� ������� �� � �� ������������ ���� ��� ��� �� �� ����� �� )�� � �� ���� �������� ��� � �� ������ � �� � ������� ������ ��� �� ������ ���� ���������������� � ���������� �� ��� �� �������� � �� ���� L���! �������� ��� ���� �� %� ��������� �� ������� �� ��� ������� ���������� �� �� �����! ���� ��� �� ���� ���� ���������� �� ��� ������� 2���� �����3 �� ���� ����� �� � 2�����������3 ������������� ������� ������ ��� ��� ����� �� ����� �� ��� ������� ���� ���� ���������! ��� ���� �� ��������� � ���� ��������������! ��� ���������� �� �� ����� ���������� ����� ��� ������������� �� ������ ���� ������ �� ��� ����� �� �� ����� �������������� )�� � �
5. MODEL-BASED ADMISSION CONTROL��� ���� ��� �� �� ��������� ������ �� �� ������� � �����
������ ���� ����� ����������� � ��� �������� ��� � ����������� �������� ������� �� ��� ��������� �� ��� ��������� ����������� �� ��� ����� ����������� ��� ���������� ����� �������������� �� ����� ��� ��� ������ ������� �� ��� ������ �������� �� �����A ��� ������ ��� ������ ������� ��� ���� ����� ��������� �� �������� ���������! ��� �� ��� � ��� ���� ��� ������ �� ��� ������ ������� � � ����� �� �����������@� � ���� ����! �� ������ ���� ��� ����� �� ������! ����� ���
������ �� �������� ������ �������� ����� �� � �����������A
� ���������� �� ��� �� �����K
� ��� ������ �� �������� ������ �� �����K
:������� ������ �� ������ �� ��� ���� ���� ������ /� ��)����� �������� ��������� ��������� ���� ��� ���� ������A
� �1�&�23A ��� ��� �� �� ����� ���� ��� �������� �� ��� ����!���� ������� �� ���� �K
� !���1�&�23A ��� ��� �� �� ����� ���� ��� �������� �� ���������� �� ����� ���� �K
� (��A ��� ������� ������ ������� 2/� ��� (�� 4 5 ������ �� ������� ��� �� ����� �� ������� ���� ���� ������ �� ��)��� �� >����� '�3
� �(��23A ��� �������� ������ ������ �� ���� �� �� ������� ������� � ����) ����� �� ������ ��������! ��� �(E!�� � ����� ������ �! ��� �������� ������ ������ �� ���������� ���� ����� �� ����������� �� � ���� ����� �����A ����"#$�������� � ���� #$�
I�� ��� ������ ����� ���� � ����� �� ����� ��� ������ �� ��������! ���� ��� ��� ������ �� ���� ������� ������ �� ����� ������ ���������� �� ��� �� �����! ���� ��� ����������� ������ ������������ )��� 2�� ����� �� ������� ��� ����������� ��������3!��� ��� ������� ������ ��� ��������� ����� �������� ���������� ��������� ��������� 2���� ������� �� ���
����������3 �������� ��� �������� ������ �������� �� �������� ����A
��� ����������� �� �������� �������� �������� �� ������� ������ ����������� �� ����������� ������! ��� �������� ������ ��� ���������A
� "����!������� � "����!������� � ������!��������
�! ����� ����� ���� �� �������� �� ������� �� �� ������ �� �������� �
�� ������ �� ���� �� ����� ������ �������� ������� � �� � ������� ������������ �����
� ��� ������ ������ �� �������� � ��� ��� �� ��� ����������� �� �����A
"#$������ � "#$������ ��
��������������
��������
��� ���������� �� ��� ������� �� �������� ������� ���� �� ���� ����� �� � ������ �� ���� ����! ��� ������������������� ��������� �������� ��� �������� ��� ���������A
� !����� "����������� #����A ����� ���� ��������! ������ �� � ��� �� ���� ����� �� ���������� �� ������ ���� ���! ��� ������ ����� �� � ����� ������ �� ���� ���� ��������� ���� ��� ��� �� ��������� ������ ������.��� ��� ������ �����! �� �� �������� ������� � ���)4�� �� ������ )�� � �� ������� �� ������! ��� ������� ��� ���� ����� ���� ���� � ��� �� ������ ������ �� ��������������� ��� ����! ������������� ���� ������� ����� ������ ����! ��� ����� ������ ��� ���� � ���������������� 2������3 �� ��������� ��� ������� �� ���������� �� ��� �� ���� ����� �� ��� �� ��� �������� ������!������������� ����� �� �� ��� =�> ���������� �����
� $� ��������� #����% ����� ���� ��������! ��� ���������� ��������� ����)�� ���� ��� ������� �� �� ���� ��������� ��� ������� ��� =�> ��������� �� ������� ������ ��� ����� �� ��� ����� �� ��� ������! ���� ��� ����� ������ ������� ����� �� ���������� ����� �� ��� ����� �� ��� ��������� ��� ������ �� =�> ���������� ������ �� �������� ������� �� ���� ����� �� �������� ��� ��� �������� ��������� ���������A
$3 ��� �������� ������ ������ �� �������� � ��� �����������A"#$������ � "#$������� ������������
#3 "����!������� � "����!������� � ������
'3 I�� � � � ���� � ���� ���������� ����������!��� �� � ������!��� �� � ������
@��������! �� ���� ����� �� �� ������
���� �������� ��� ������� D�� �� ������������� ����������
5.1 Computing Memory State and Estimating Costof Request
��� ��� ���� �� ������� ��� ������ ������ ����� �� ���������� I�� % &�� � ��� ��*� �� ������ � �� ����� I��������� ������� ���� ������ � � ������� �� ���� �� �� ����� �� ������ ������� ;���� ��� ������ ���� � ! �� ���� �� ���������� ���� ���� �� ��� ���� ��� ��� �� ��� ���� ������� �� ����� ��� ������ �� ������ ������ �� ��� � �� � ����� % &�� �� ����� �� .� ��� %� ���� ���! ��� )���? �� ������������� � ��� ����� ������ �� ���� � � ���� � �� �������
k-1t
kt
1
2t
33
2
1
4 4
time
5 5
? k
k-1
T T
t
t
rt
r
rr
r
r
r
mem
t
Sizemem
. . .
���� ! ����� ��� �������� ��������
�"��� � ������ ���� ��� � � �������� �� ��� �� ������ ��� ��� ���
� ��� ��#�� �����
�� �����*� ���� ���� �� �� ����� ���! �� ���� � �� ������������� �� ������ ��� ������� ��� ������ ����� �� ��� ��������� I�� ���� � ��� ������ ���� ����������� �� � ��� ��� ���� ����� �������! ��� ��� ��������� ��������� ����� �� ������������ �� ���� �� ��9�� �� ���� ����� ��� �������� � I�� ����������� ��� ���� �� ��� �������� ������� �����! ��� ��� ��
���� �� ���������� ������� ���� ��� ���� ��� ��� �� ���� ������� �� ����� ��� ������ �� ������ ������ ��
���� ��� ����� ��� ��� �� % &�� �� ����� �� .� ��� F�
Size
TmemcurTmem
prev prevT T
mem
cur
time
memSize
?
���� " ! ����� "����� ����� ��� �������� �
0� ���� ����� ����! �� ���� �� ������� �� ������� ���� ��
��� ��� ���� ��� ��� �� ���� �������� ������ ������ ��
��� ��� ���� �� � ��� �� % &��K� �� ������� ����������� ���� ��� ������ ����� 2���� )���� ����� ������ �� ������3 �� ����� �� ��������� ��� ����� ��� �� ���� ������
I�� ' ���������� � ���� � ���� ��� � � � ��� �� )��� ������ ����� ������� � ����� � ��������� ��� ���� ���� �������� ���� �� ��� ��
��������� ��� ��� �� )�� �� ����� ������ ����� � ���� ������������ ���
���� � ������ �� � ���� ����! ����� ' ������������� � ������
��� ��)��� �� �������A��� � �������� � �
����� � ������
��� � �������� � ������ � ������
7� ����������! ��� ��� �� ��� �� ���� ������ � ������� ����� ������ ��� ���� ������ ��
���� ��� ����� �� � ��� ��% &��� <��� ��� �� ����� ����������� ���� ��� ��� �������� ������ �� ���� ��������� )�� ��� ' ���������� ������� �� ��� )��� ���� ����� ���
����� ���� ����� "����!�������� 2��� �� � ��� ����� �� �����)��� ��� � � ��� ����� �� ����� �� �����3 ��� ��� )��� �������������� �� ����� 2��� �� � ��� ����� �� ��� ����������� )���3� ��� )��� �� ��� ������ ����� ��� ����������� � � ��� ����������� �� ���� �� ��� ������ ���������� �� �����I�� %� � ���� � ������.�� ��� )�� � � ' ���������� ���� ����� �� �����! �� �������
��� ���� �� %� ��������� �� ����� �� ������ ���� ��� ����� ��� ����� ��� �� ������ ��� ��� �� )�� �� ����� ������ ����� ������� � ����� ��������� ��� ���������� �� ���� ��������� �� ���#
��� ���� ������ �� ��� ����� �� ������ �� ����� �� ��� �������� �� ��� �������� �� >����� "�#�-��� ' ���������
���� � �����! �� ������ ��� ����� ������ ����� �� ���� ������ ����� ���� ���� ��������� ��� ��������%� � � !����������
���� � ������ % &�� ��)��� � ���� �������� ��
���� ������ � ������� �� � ��� ���� ����� �����
>��� ��� �� ����� �� ' ������������� � ����� ��� ������� ���
��� )�� �����! �� �� ��������� ����� ��� ��� �� ����� �� ���' ���������
���� � ����� �� #�$� '($�� �#� '($�� �����-��� ��� ��������� ������� ���� �� �� ����� ��� ��� ������
������ ���� ����� )�� ������ �� �����! �� ������ ���� ��������� %� ����� ���� ��� �������� �� ����� ���� �������� ��������� �� ���� � ��� �� %�� ���� ��
��� � ������ � %�� 0� ���
���� ����! ��� ����������� ���� ��������� ��� �������A� ' ���������
��� � ����� ������� ���� )�� �� ����� ������� �� ���� ��
��� ��� ����� ��K� ' ��������� ������� �� ���� )��� ���� �� ����� ���� ���������� �� ���� ��
��� ��� ������
.��� ' ������������ � ����� ���� ���������� ��� ������ ����
��� �����! �� �� �������� ������� � ���)4 �� ��� �� ������ )��� �� ������� �� ������ �� ���! ��� ������� ��� �� ���� ��������� ���� � ��� �� ���� �� ������ �� ���� ����������� ��� ����� ����� ������ ��� ���� � �������� �������� ������ �� ���������� ��� ������� �� ��������� �� ��� �� ���� ����� ������ ���� ����� �� ������������� ��������� @��������! �� ��������� �� �� �������� �������! ��� ���������� �� ������� ��� ��� �� � ���
�� ���� �� ������ ���� ������ �� ��� ����� �� ����� �� ������� ��� ������� �� >����� %! �� ���� ������� �� ���������� ��������� �� ��� ����� �� )��� �� ������ 2���� �� ��� ��3 ������������ � ������ ���������� ����� ���������
5.2 QoS Validation Process.�� ��� ������� �������� ����� �� �����! �� ���������� ���
���4��� ������� �� ���������� ��� ����� �� �������� ������ ��������� �� � ������� �� ����� /��� ����� �� ���� � ���������������� ������ ������ �� ����� � ��� �� ���� ����� ! ��� ����������� ��������� ��������� ����� ����� �� ������ ���� ��� �������� �� �� ���� ����� ���� ��� ������� ��� =�> ��������� ��������� ������ �� ����� ���� ����� �������� ��� ���� ��� ������ ������ ���� ��� ����� �� ���������� ����� �� ��� ����� �� ���������� �
� I�� � ��� �� ���� ����� � � ���� ����� �� ���� ���! ������� � ��������� ������ �� ���! ���������� ���� ��������������� ���� �� ������ 2��� ������ �� ��� ���� �� ��)���� ��� )�� � ������ �� ����3� �� ��� ������ �� ����������� 2�������3 �� ���� ����� )�� �� ����� �� ������� .���4�����! ��� ���� �� ����� �� )�� �� � ������� �� ������� �� ����� �� ���� � � ���� ����� ��� ����������� )���� ����� ���� ������ 2��� ��� � ��� �� ������ ����3���� ��� ��� ����������� �� ����� �� )�� �� ��� ������2�������3 ���� ������! ��� �� ���� � � ���� ���� ��� ������������ �� ����� �� )�� �� ���� ���� ���� �� ����������� �� ���� ����� /� ���� ��� ���� �� ���� � � �� ����������! ���� ��� ������� �� ��� �� ���� ����� ���� ���� ���� �������� ��� �� �� ���� � � �� ��� �������
� I�� � ��� �� ���� ����� � � ������ ����� ���� ������ �� ������ ������� �� ���� ����� ��� ��� ����������� ����� ��� ���� �� ��� ����������� �� ����� �� )��� ��� � ������ �� ���� ������ ���� ������ � ������������� ����� ���� �� �����! ��� �� ���� � ����� ���� ������� ����������� �� ����� �� )�� � ���� ���� ���� ����������� ��� �� ���� �����
/� ���� �� ������ ��� ���������� �������� ���� ��� ��� ����� ������ ��� ������ �������� �� ����� ��� �������� ���������� �������� ��� �� ���� ����� �� ����� �� � ����� � ��������� ��������� �������� �� ��� ������ �� ��� ����������� �������������� ���� ���� �� ��� �� ������ �� =�> ���������� �� �� ��������
/� ��������� ��� ��� ����� �� ����� �� ��� �����A
� ������ � �� �� ���! ���� ��� �� ����� ���� ���� � ����� ������ ����! ���
� ������ ��� �� ���! ���� ��� �� ����� ���� ���� � ��� ������ �����
0���� ������ �� ����� ���� ����� )�� �� ����� �� �����������! ���� �� ��� ��� ��� ���� �� ������! ���� ���� �������� ��� ������ )�� �� �����? ���� ������ ���� ��� �������$� ������������� �� ���� ��� �������� ��������� �� %�& �������
��� ����� � ����� ��� �� ��������� ���� �� ������ ��������� ���� �� ���������� ���� ������ �����
����� @��� ����� ���� �� ����� ��� ����� ���� ���� ���� �������� ��� ���� ��� ����������� ������ �� �������� �������� ������� ��� ���������� ��������� ��������� ������)����� ���� �� ������ ���� ��� ������ ��������� 2��� �� � ���� ��� 3���� ��� ���� � ���� �� ��� ����� ������ �� ������ ����!��� ��� ���� ������ �� ������ ����� �� ���� ��� �� � ������ �������� �� ������ 2�� ������� �� .� ��� G3 ������� ������� ��� ����� ������ �� ������
Tmemcur Tcur
mem
act_m
Size
Tcur
time
Replaceable Safely
Bytes
���� $ ����� %���������� &�� � ������
-��� ��� ����������� ���� )�� ������ �� ����� �� ���� ����� ������ ����������� ����� ��� ����� ���� �� ����� �� ������� � ���� �������� ����� ���� ��� ����� ���� �� ����� ���������� �������� ���� ���� �� ������ ��� ������ �� ���� � ����� ������1���0��������� �� ��� �� ���� ���� ���������� �� ������ �� ���� ��� =�> ���������� ������ ��������� ������ � �������� ����� �� �����! �� ������� �� ������ ��� ��� �� ������� ����� ��� ���� ����� (���������!���� �� ��� ����������� ����� ���� �� ���� ��� ���������� ���������� �� ������������� ��� �� ��� ������� �������� �� >����� %! �� ���(���������!��� 4 5 ���7� �������� ���� ������ �� ��� ����������� ������ ������!
�� �������� ������� ����� ���� �� ����� ��� ������ ������ ���� ������� ��������� ����� �� ������ �� ���� �� ��� ������ ������ �� ����� ���� �� � ���� ������ �� ������ ���!������������� ��������� ������� ��� �������� ��� �� ����� ����� �� ����� �� � ����� � ��� �������� ������ ������ ������� ���� ��������� �������! ��� ���������� �� =�> ���������� ��������
�� ������ ���� ������ �� ��� ����� �� ����� �� ����� �� ���������A ��� =�> ���������� �������� �� ��������� �� ����������� � )4�� ����� �� �����! ����� �� ��� ����! ��� ������������ �� ������� ������ ����� �� ��������� �� � ������ ����� ��>����� %! �� ���� ������� �� ���������� �������� �� ��� ������� ����� 2���������� ���� ������ ���� ������3 �� =�> ������������������ ���� �������� � ������ ���������� ����� ���������
6. PERFORMANCE EVALUATION�� ����� �� �������� ��� ���������� ���)�� �� � ��� ������
���� ��� ������������ ������ � �������������! �� ���� ����������� ������ /� ������ ������������� ����������� ����� ��� �������� ��������� ������ ����� ���� ��������������� ������� ���� ��� ������ ���� � �� �����.�� �������� ���������! �� ��� ��� ������ ��������! ����
����� ����� �������� �������� ������� �#"�� /� ��������� ������������ ����� ���� ��� ��������� $ ��� # ������ ��������� ���������� �� ���� ���������� ����� ������ ��������� ������� ������� ��������� ��� ��������� ���� �� ��� �����! ��� ��������*�� �� ���� $A
�' �(������ �� ��� )** )**� � � '�+, '�((������� ���������� ,' -. ,' -.������ �� �������� ,'/*+ (,'01
����� � '��(���� ��������� ���� � �������� ����
7��� �������� ��������� ���� ��� ���� ����� )�� �������������������! ���� �� � ���D� �������*�� ��� �������� ��4
������A #(E �� ��� )��� ��������� ����� ������ (�#���! $(E ����� ������ ��� #�����! $'E �� ��� ������ ��� ��$(���! #'E ���$(�'(���! #$E ��� '(�%(���! ��� $'E �� ��� ������ ��� ��� ������ %( ���� ���� ����������� ��������� � ����� )�� ����������4 ���� �� ������ ��� ���������� ����� ��������� ���! ��������� ���� ��� ����� ��� ������ ������ 2�����! ����! ��� ������������ ���������3 ����� �� � �������������� ��� �� ��� ������2������� ���������! �������! ��� ������� ������3���� )�� �� ����� ��� ��)��� � ��� �������� ������� ��������
����A �E �� ��� )��� ��� ������ �� �%56�! #(E � �� $$#56�!�(E � �� #�%56�! #(E � �� '�(56�! ��� �E � �� �((56��8� ���� �������� ��� ������� � � ,������ ������ ���� ���
����� ���� �� $ �� 6��� ���� ���� ���� ��� ����� ������ ����� ���������� ������������ )�� ���������� �� ��)��� � � M�������� ����������� ����
����� �� ���� $A N $�'" ��� �������� $! ��� N $�##��� �������� #� �� �������! $ ��� � �� ��� ������� ����������� ���� #A &(E �� ��� �� ����� ��� �� $(E �� ��� )����� $ ������� �� &(E �� ��� �� ����� ��� ���� #(E �� ���)��� �� #� +����������� ��! $(E �� ��� ���� ������� )��� ��$ ���� �� ������� ������ ��*� �� '�G ;7! ����� #(E �� ������� ������� )��� �� # ��� F�� ;7 �� ��� ����� � �����/� ��������� � ��� �� ����������� ��� � ����� ������ ����
�������� ������ ��*�� �� (�� ;7! $ ;7! # ;7! ��� " ;7�/���� " ;7 �� �� � �� ���������� ��������� ��� )�� ������� ��*�! �� ��� ���������� �� ��� ��� ��������� �� � ����������� ��� ��� �� �������� ������ ��*�� /� ��)�� ��� ������������ ��� ��� ��� �������� ������� �� ����� �������� ����� ��� �4���������� ������ ������� �� >����� '� /� ���� ��������
�� ����� ��
N '! ���� ��� ��� �� ���� ���� �� ' ������� ��� ���� ��� ��� �� ��� ����������� ������ �������� )��� ��� �� ���������� ������� ��� ��� ��������� ��
����� �� .� ���� & �3! 3� ���� ��������� ��� �������*�� ����� ����� ������������ ����� ������������� ������� �� ��� �������� ��������� ������ ������ � ���� ��� ������A ��� ������� ������ �� ����� ��� ��� ����� ����� �� ����������� �������� ������������� ����� �� ��)����� ����������� ��� �������� ������ � ��� ��� ���������� .�� �������! ��� ��������$ ��� )�� ���� ��� �� # ;7! ������������� ����� � ������� ��� ����������� �� ����� ���� ��� ��� ������� �� ����������� ��� ����� ������ ���������� �� � �� ��)����� ����������� ���� ������ ������� ���� ��� ����� ������ ���� ��������������� ��*� �� )�� ���� ���� ��� ������ ������� ���� ��������� �� � �������� ���������� ��� �� ����� �� .� ���� & �3! 3���� ������ ������� ���� # ;7 �� " ;7 ������� �� ���� ����$(E �� ���������� ���������� ��� ��� ��� ����������C������ ��� ��� ���� # ��� ��� ���� �������� ������� ���
��� ������� )��� ���� ���� �� ��� ���� ������� �� $!��� ���������� ������������ ����� ������������� ���# ������� ��� ���� ����� ���� ��� $�.� ���� $( �3! 3 ���� ��� ������� ��� ��� ��� ��� ����� ��� ���
�� ����� ������ � ��� ����� ������ ��� ������ ���� ��������� ���������$ ���# ����������� ��� 1��� ��� � ��������������� )�� ���� ��� 2��� �� (�� ;73! F&E �� ��� ����������� $ �������� ��� F'E �� ��� �������� ��� # �������� ��������� ���� ������� ����� �������� ��� ���������� ��� ��E�� ���� ��� $ �������� ��� �(E �� ���� ��� # ������������������� � ��� ����� ������� .�� � )�� ���� ��� �� # ;7!��� )�� ��� ����� �������� �� �� &(E ��� $ �������� ��� G�E��� # ��������! ���� ������ �� F&E �� ���� ��� $ ����������� F"E �� ���� ��� # �������� ����������� � ��� �����
� �������� � ������� �������� ��� ��� � �� ��������� �������� ��� � ���
��#�� ���� ���� ���� ����� ����� � � � ��� ���� � �������� �� ��� �
�3
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Thr
ough
put I
mpr
ovem
ent (
times
)Memory Size (GBytes)
W1
Accepted RequestsTransferred GBytes
3
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Thr
ough
put I
mpr
ovem
ent (
times
)
Memory Size (GBytes)
W2
Accepted RequestsTransferred GBytes
���� % $������)�� �������� ��������� � � ��� ��-����.���� �������� � �� ���������� �������� �� ��� ������
�� �� � � �� ���
�3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Hit
Rat
io
Memory Size (GBytes)
W1
Hit RatioByte Hit Ratio
3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Hit
Rat
io
Memory Size (GBytes)
W2
Hit RatioByte Hit Ratio
���� �& *� � � �� �� ����� � ��� ��-����.����� �� �� � � �� ���
�3
360
380
400
420
440
460
480
500
0 50 100 150 200 250 300 350
Acc
epte
d R
eque
sts
Time (min)
Memory = 1 GB
W1: Accepted RequestsW2: Accepted Requests
3
80
85
90
95
100
105
110
0 50 100 150 200 250 300 350
Ser
ved
Mbi
ts/s
Time (min)
Memory = 1 GB
W1: Served Mb/sW2: Served Mb/s
���� �� ����� ������ �������� ��� �� � � �� � ��� ��-����.���� ����� ���� ���� �� �� ����� �� �������
������ � ���� ���� �� �� ����� �� ����+� �� ������� ���� ����
�������.� ��� $$ �3 ������������ ��� ����� �� �������� ������
�������� ��� ��� ��������� $ ��� # ���� ����� /���� ������������ ��� �����*�� ��� ���� ������ ������! �� �� ��� ������� ����� �� ������ ��� �������� �������� ���� ���� �� ������� ��� )4��A �� ������ ������ #�E ��� ��� �� ��� ������������������ �� �� � �4������� � ��� �������A �& )���! ��� ��������� �� ����� ��� ���� � �������� �� �� ����� �� �� ����� ����������� �������� 29��� ������ ��� �������� �� ��������� ���% 56� ������ ��� #�% 56� ������3K ��& �����! ���� �� ��������� �� ������� ����� )��� �� � ������ ���� ������! �������� � ����� ������ ������ �� ����������� )�� ������ ��� ������������� ��� ���� ��� ���� ���������� ���������� ����� ���� �����! ��� ������� �������� �� ������ ����� �������� ��� � �� ���)��� ����� �� ��� ������� �� ��� ������ ����� ������ ������ ���� ������ ����� ��� ����� �������� ���� ������ ��� ���� ������ ���� ����� .� ��� $$ 3 ������������ ��� ��4����� �������� ��������� � ��� ����� ������ 2�� :���6�3 �������� ��� ��� ���������$ ���# ����������� ��� >��������!�� �� ������� ��� ��� ��������! ����� �� ��� ������ ������� ������ ������ �� ����� �� ���� �� � ���� ������� �� ������ �� ����� ��� ����������� ����� �������L��! �� ������� ���� ��������� ������� �� ��� �������������
�� ������ ����������� ��� ���� ��� ������������� �� �������������� ��� ���� ��������� ���� ��������� ������� � ����� ���� �� � ������� 0� � )��� ��� �! �� ��������� ��� ����� � ��� �� ���� ��� ������� �� ������� ������ ����� �������������� �� � ������ ����� ��� ���������� �� �� �������
������ ����� �������� ���������� ��� )�� �� ����� �� ��������� ��� ��� �������� ����� �� ������ /� ������ ���� ��� ������4��� �� ��� �� ������ �� ������ ���� ������ �� ��� ����� ������� �� ������ ��� ������� �� ��� �� ������ ������� �� �������� �� )��� ���� ���� ����� �� ����� ������ �� ������A ����� ��� ����� )��� �� � � �� ��� ��� ����� # ��� ' ���� ��������� )�� ��� ���)�� 2����� �� ���� ����3 ��� ��� ���������$ ��� # ����������� ���
����� �� ���� �� ����2�����&���
3������ ������ ����
&� ���������
(�0 ���������
4�'* ���������
� '* ���������
*�0 -. 1+ , 0* (' 4 '*' -. '*' ) 0* (+ 4 '+( -. ''/ ') 0* (/ 4 '4, -. '0+ +) ,0 ,' 1 ('
����� � '��(���� ��� � ������ �� � ����� ��� ���
����� �� ���� �� ����2�����&���
3������ ������ ����
&� ���������
(�0 ���������
4�'* ���������
� '* ���������
*�0 -. '*0 0 4* (, 4 '*' -. ''( 1 4* (0 / '(( -. '+* '1 0) +* / '4, -. '40 +) 0, ,, 1 (*
����� � '��(���� ��� � ������ �� � ����� ��� ���
��� �������� ����� ���� ����� ��� �������� ��� ������� G(()���! ���� $#E�#(E �� ���� 2&' �� $%� )���3 ��� �� ������ ����� ���� ����� +������! � ��� �� ��*� ������ ����� � �� �������� �� )���� ��� ������� ���)�� �� ����� )��� �� ���������� ���������! � ����� ��*� ������ ��� � ���� ��� )��� ���� �� �
�3
100
101
102
103
104
105
106
107
0 50 100 150 200 250 300 350
Load
(%
)
Time (min)
W1 (Memory = 1 GB)
Server Load
3
100
100.5
101
101.5
102
102.5
103
103.5
104
104.5
0 50 100 150 200 250 300 350
Load
(%
)
Time (min)
W2 (Memory = 1 GB)
Server Load
���� �� , ������� ��-����.���� ����� �� -�� �������� ���������� � ������ ���� ���� ��� ��� �� �� ���(�����
���% &� � � (�� �� �� ���(����� ���% &� � � (��
����� ���� ��������� �� ��� ���������� �� �����A ����� )������ ������ ���� ������ ���� ����� <������! ��� �� ��*� ������� ��� � �� ��� ����� �� )��� ����������� �� ������������ �����A ����� �� ����� )��� ������ ���� ��� ����������� ������ ��*� �������� 0�����������! ����� �� � ������ �������� � �� )��� ���� � ��� �� ����A ����� )��� ��� ����������� �������� � � ��� �� ��������� �� ����� .������! ���� � ���������� �� )��� 2"E �� &E3 ��� �������� ���������� �� ��������� ���������� �� ��� ������ ������ ����� �������� ����������� ��� )�� �� ����� �� �4���� ����� )���A ���� ����� ������� 'F �� F$ )��� 2�� ����� �3 �� ��� ���������� /���� ������������� �� ��� ������ ������ ����� �� ������ ���� �������� ��� ����� �� ����� �� ����� �� ��� ������! ��� ����� ��)��� �� ��� ������ )�� ��� ���������� ��� ������� �� ���������������� �� ��� ���������� ����� .�� ������ ����� ������������ ������ ����� �������! ���� ������� �� �����! ��� ���� ���������������� �������������� �� � ���� ��������� ����� ��������! ��������� � ������������� �� ��
�����! ������� ��� ����� �� �������� ������ �������� �� �������� �� ���� �� ������� =�> ��������� ��� ������ ������� ������ .���� �� ���! ��� ��������� �� ���� ����J �� ���������� �������! �� ���� ��������� ��� ����������� ���� � �����)�� ������� �� ������������� ���� ������ ����� �� ����� ������ ��� ������� ����������� �� ��� ���� �� �� ���� ������� 2������ ���� ��� ������� ��� =�> ���������� �������� ���� ����������3� .� ��� $# �3! 3 ����� ��� ������ ���� ���� ���� ���� �������� ������ �� ������ � ����)�� ��������� ��������� ���������� =�> ���������� ������������ ���������� ������� ��)�� ���� ���� ��� ��������� ���
����� �� ���� ���� �� ��� ������� ����������� �� ��� ���� ���� ���� �������! �� ��� ���� �� � ������ �������� �� ��� ������� ����� �����������! �� �� ������ � ������ �������� �� "E�%E ���������� ��� ���� ���� ������� ��� �4��������� �� ��� ��� �������������� �� ���� ��������� �� ��� � ����� �� ��� ������������� ��� �� ��� ��� ���� �� ��� � ����� ! ������ ��� ��� ��������� � �������� ����� ��� � ��� �� � �� ���� ���� �� ����������� �� � ���� �� ������ ������� ����������� ��� ���� ����� ���� �� � �� ��)��� ����� �� ������� ������ �������� ������ ����! ��� =�> ���������� �������� ��� � ������������������ ��� ������ ����� ������ ���� �! ����� �������� ������ ������� �� �� ���� �������� �������� ������������! ������ �� ������ ��������� ���� ��� ����� 2��������� ���� ����3 ��������� ����������� �� � ������ )�� ���� ��� ��� �����������.������! .� ��� $' ����� ��� #�� �� ��� ����� �� ����� 2���
����� �� ���������� ���� ��� ������ ���� ������3 �� ��� =�>���������� �������� ��� $ �������� 2������� ��� # ����������� ���� �������3� .�� &(E �� ��� ��� �� ����� 2��� ��������� ��9����3! ��� =�> ���������� �������� ���� ��������� �������� # �����! ������� � ���� ����� ���������� ����� >���
0.65
0.7
0.75
0.8
0.85
0.9
0.95
1
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
CD
F
Number of Steps
W1: Number of Steps in QoS Procedure
Memory = 0.5 GBMemory = 1 GBMemory = 2 GBMemory = 4 GB
���� �� ��� �./ �� ����� �� ���� � -�� ����������
��� ��� ������� ����� �� �����! �� �� ��������� �� �������� ������������ �� ������ ������ �������� ���� ����! �� ���� ���=�> ���������� �������� �� �� ��������� ���� ��� ���������� ���������� ����������
7. CONCLUSIONS AND FUTURE WORK�� ���� �����! �� ������� ���������� B � ���������� ���
����������� ��� ������ =�>������ �������� ����� ��������-��� ��� �������� ����� ���! ������������ ������� ���������� ��� ������� �� ������ �������� �� ����� �� ������� ���������� ����� �� ���� ���� ��� �4����� ��������A
� 0 ���)�� ������� ��� �������� ����� ������ ��������� � ��� �� ��� �������� �� �������� ���������������� ������ ������ ��� �������� �������� ����������-��� � ��� �� ��� ������� ������������! �� ��������� �� ������� ���� ���� � ��� �� ����� �� ��D�� ��������� ������� �� ��������� 2�� �! +,-! ����! ������!��� ��������3 �������� �� ������� � ��������� ������������
� 0 �����! �� ��������� ������ ����� �� ��� ����� ���������� �������� � ���� �����4������� �� ��� �������� �������?� ������ ������ �� ��� ����� �� ���� ���� ������������ ��� �� �������� ������������ ��� �� ������������� �� ��� �������� ������?� I8-����� �� � ����������� ������ /� ���� ���� ���� �� � ���� ������ ����������� ���� ��� �������� ������?� �������� ������
-��� ��� ���������� ���������! �� ���� ��� �� ��������������� ������������� ��� � �������� ����� ������ ���� ������� ��� ��� ����� �� ��� ������?� ���� ������ )�� �������! ��� �� � �������� �� ���� �� � ������ �������� �� ����� ����� ���� 0 ���������� ��������� �� ��� ����������� ������ � �������� �� � ��������� ����� ������� � ����� ����� ����������� �� ����� �����/���� ��� ���� � ��� ���������� �� ������� �� � ��������� ��� ��
��������� ��� � �������� ����� ������! �� ������ ���� ��� ���
����� �� ������ �� � ������� �� ��������������! ������� ������������ ������������� �� ������! �� �� ����� �� ��������� �������� �� �������� ������ �������� �� � ������� �� ����� .����� ������� ��������� �� �����! �� �� �������� �� ������ �������� ��� ������ ����� ��! ��� �������! �������� ������ �� ����+,-� 8�����! �����4 ����������� ���� ������ ���� ������� ��� ������� �� ��������� �� ��� �� ����� ���� ��� ���������������� � � ������ ���� � ��������� �� ��������� �������� ��������� �� ���� �� � �����)�� ���� ��������� =�> ������������� ��� ��� �� ���� ��������� 7����� ��������� �������!������� � �� ���� �� � �����4 ��������� � �������� ������ �������� ������ � �� ���������� ������! � ������� ������! ����������� ����� � ����� �� ������� ��� ������� �� ��� ��� �����@�� � ���! ��� ������ ����� �� ���� ������ ����! ���� ����� �������������! �� ������ ����� ��� ���������� �� ����� �����C�������� ���������� ��������� �� ������� ����� �������
����� �� ��� ���� ���� ������ �� �������� ��������4�� ��� ������� ������ ������ �� �� ���������� ������ ���� �� ���������� � ��� ���� �� ������ ��� ����� ������ ������ ������ ���� ��������� �� ���� �����
���������� �� � ���� �� ������� ������� ������� ��� ����������� ��� �� ���������� ��������� �� ��� -������ C���+����� �#&� ������������ .�� �4�����! � ������ �������� ������ ��� ���������� ��� ������ ������A ��� � F(E ��� �� � � &�E����������� �� ���� ������� ��� ����� ���� ��A �& �������� ��� �� ����� ���� ���� ��� ������ ������ �� ���� &�E! �����& ������� � ��� �� ������ ���� ��� ������ ������ ������ ���F(E ���������� ����� ������ ��� � ���� � � ������ �������������� �� ��������� ���� �� ������ ���������� ������ ���������� ��������� ����� ���� ������ �� ��� �� ���� ��������������0������ ���������� �������� ��� ������ ���� �� ��� ���� � ��
���������� ������ �� ����� ������ ������ ����� �������� ����������� ��� �� )�� ��� ����! ������ ��������! ���������! ���!�� � ������� ��� ��������� ���� ��� ������ ��� � ��� � ���� ��������� ������������� ����� �� � ���� �� ���� � ����� ����� �������������� ���� ������ ��� �� ���� ������ ������� �� � ����� ������ �������
8. REFERENCES��� � ��)(�� * +���"�'� , �(�' -����� �)���)��� . )�#
!���'��/ !� ������ &�)�(�&�)� �) ��0�� /��& 1) �"�*������)( ! �"� 2"��� 3/&4��& ) 54�����)( 3/��&+��() �)� 1&4'�&�)����) �53+1�� 6������/ �777
��� 8 ������9� 6 2"��� 3��������' .�&��) :)��' �) ;���3��0�� #��" :)��)� +��� <�)(�" -�����0�' ! ;�- 3����& *�� ! �"� �� 1)�' :)!���)�� ) ��'��&���� ���'�)(�6��)��� �77�
��� 8 :"�)(� . =�9"� :� .)�'/� !� ;�- ;��� 3��0�� *�� ! 132�3*18 ��'��&���� :&4���)( �)� >��#�9�)(�3�) ,�� �77�
��� , :"��� + .)���)� * 2"�9��� . ;�"���� �)� - +/'� ��)�(�)( 8)��(/ �)� 3��0�� -����� �) ?��)( :�)��� *�� ! �"� �@A�" .:� 3/&4��& ) 54�����)( 3/��&*��)��4'� �353*�� 5������ ����
��� < :"��9�0�� � ��4�� :"��������B�)( <��'��/� 80'���)��)� <�!� 34�) ! .���� �) 8)���4��� ����� 3��0��C�9'�� *�� ! .:� >533+.;� ����
��� , +�)('��� : ���)"����� 8 ������9 +����&�)���� .�&��):)��' 3�����(�� �) ;��� 3��0�� #��" ;�����'� ��� -��� *�� ! 8��4��) C�9"4 ) 1)�������0� +�����������'��&���� 3/��& �)� 3��0��� �1+�3�� ���&�)/� �77�
�$� . +�)� + +�� - ��9"��D��� + 3�����&� - 2�#��� ��E���)( �)� :��"�)( �) <��(�A3��'� ;��� 3��0�� *�� !:5�*:5>� �77�
�@� . +�)� + 3�����& . ��)���'�B�� 1)���0�' :��"�)( *'��/ !���F�� 1)�������0� �)� <)( ;��� C�9'�� *�� !
132�3*18 ��'��&���� :&4���)( �)� >��#�9�)(� �77� �7� - +/'�� , :"��� 5 .��� C ,�)� . ;�"��� ���'A����
-����� *�0��)�)( �) � C�� 3��0��� G��'��/ *�� ! �"�G38>1H 3/&4��& ) 1)���)�� 2��")'(�� �)� 3/��&�G3123�� ����
���� I 6�� . ;�"��� 3<.A���� +��������� -����� .''����)!� 3����&�)( ?��)( 3/��& *�� ! �"� $�" 1)�' C�9"4) C�� :)��)� :��"�)( �)� +��������) �C:CA$�� ����
���� , ��&&�''� 3 :"�����'�9� *��)��4'� ! +�'�/ 3�)���0���'��&���� +��� 3���(� �)� -�����0�' .:� 2��)����) )1)!�&���) 3/��&� ������ �77�
���� H ,��)(� * �"�4���� 8���)� ��&��) �)��' �'(���"&!� &�'��&���� ��0�� , .:� ��'��&���� 3/��&� 0' $����,�'/� �777
���� � �&��"� -�&�&���"�&� + 2#'�/ :)��)�� �����3"���)( �) ��'��&���� +������ 3/��& *�� ! �"� ��" 1)�' :)!���)�� ) +������ 3/��& !� .�0�)��� .44'�����)��77�
���� 8 )�("�'/� ? ="�)( 2��� :"��������B���) �)� 3#���"G��'�B���) G�)( +����&�)���� ��)��)( 1)���0�' +�4�)��)�2��� ���' *�� ! 1888 1>65:5�J7�� ��) �77�
���� 8 )�("�'/� + C��(�� , <�����"���� ? ="�)( 6�)��&�)��'<�&�� �)� 2����E ! *�0���)( +����&�)���� �����)��� �;�- ;��� 2��� *�� ! .:� 31��82-1:3J7�
���� + ��9��E� - >( 3�"�&� 6� 1&4'�&�)��)( ��E�� 3"���)(�) :)��)��A����� 3/��& 1)!�&���) 3/��&� ;' ���> � �77�
��$� + ��9��E� � >��!�'�� > ?���"�)) .) 80�'����) ! ;�-+�9 .�&��) .'(���"& !� :)��)�� ����� 6�'� 3��0�� *�� ! .:� ��'��&����J7$� 3����'�� �77$
��@� + ��9��E� � >��!�'�� > ?���"�)) >��#�9 ��)�#���".''����) �)� .�&��) :)��' !� � :)��)�� ����� 6�'�3��0�� *�� ! �"� ��" 1)�' C�9"4 ) 1)�������0�+��������� ��'��&���� 3/��& �)� 2�'��&&�)�����)3��0���� 2�'��� 6��)��� �777
��7� � >��!�'�� + ��9��E� > ?���"�)) +��() ! � ;�����'���� -��� :)��)�� ����� 6�'� 3��0�� !� �) .2� >��#�9 *�� ! 132�3*18 ��'��&���� :&4���)( �)� >��#�9�)(��77�
���� � 5B��)� - -��(�� . 3�'����"��B ��E�� -�4'���&�)�.'(���"& !� ��'��&���� +������ 1) 3 � :"�)(� ��������'��&���� 1)!�&���) 3���(� �)� ��)�(�&�)�� �"�4��� $ '�#�� .����&�� *��'�"��� �77�
���� 3 -�)D�)� , -'��� ? 6�� 8 )�("�'/ K3A+��0�) 3��0����(����) !� 1)���)�� +��� :�)��� *�� ! .:��1888 1)�J'C�9"4 ) K��'��/ ! 3��0��� �1CK3�� ����
���� > -���/� , C�''�� +�9 3�"���'�)( �) ��'��&���� 1�53/��& *�� ! .:� ��'��&����� .)�"��&� �77�
���� + -��&� , ="� ��E�� &�)�(�&�)� !� ;��� +������3/��& *�� ! 1)�' :)! ) +������ 8)(�)����)(� �77�
���� C 2�)(� I 6�� < :"��9�0�� . ;�"��� ����3/)� .3/)�"���� 3����&�)( ����� 3��0��� C�9'�� ��)����� *�� ! .:� >533+.;� ����
���� 6 2��(�� , *�)(� - ������ � ��)( 3����&�)( -.1+� .+�9 3���(� !� ;��� �)� .��� 6�'� *�� ! .:���'��&����� .)�"��&� �77�
���� � G�(�)9��� * 3"�)/� 2 -�� -����� 50���9�)( �)�.44'�����) *�L'�)( �) 3"���� ?��)( *'��!�& *�� ! ��"3/&4��& ) 54�����)( 3/��& +��() �)� 1&4'�&�)����)�53+1�� ����
��$� ? ;�)� * �/�'� . �/�'� . �/�' . 3��������' .�&��):)��' .'(���"& !� ��'��&���� 3��0�� 1) *�� ! .:���'��&����� 3�) 6��)���� �77�
��@� ? ;�)� * -�)(�) +��()�)( � ��'��AG�� ?+2; 3���(�3��0�� 1888 , ) 3�'����� .��� �) :&&�)�����)� ������,�) � �77�
��7� G��'��/ +��� :�)���� 3'���) "��4���### "4 �&�'���)���)!�����������'���)����'��/������)��F "�&'
���� ��)�(�&�)� '���) ��� �"� ���'��/ �&4���)( �)��)��& 3�����(�� C"��� *�4�� "��4���### "4 �&�'��(���)!�����������&�)�(�&�)�������(�� #4 ������ 4�!
���� * I�� � :"�)� + �)�'�� +��() �)� .)�'/� ! � ���4��3#��4�)( 3�"�&� !� ����&���� 3���(� ��)�(�&�)� *�� !.:� >533+.;� 3�) +��(� �77�