[論文レビュー] Vcache: Caching Dynamic Documents

Vipul Goyal, Sugata Sanyal+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2010

Caching and Content Delivery参考文献 14被引用数 4

ひとこと要約

Vcacheは、動的Webドキュメントを階層的テンプレートとデータバインディングに分解することで、Perl や C のような低レベルスクリプト言語で生成される動的コンテンツを、完全自動でキャッシュする手法を提案する。この方法は、ドキュメントインスタンス間の構造的類似性を活用することで、従来のヒューリスティクスや手動設定に依存する手法の限界を克服し、顕著なパフォーマンス向上を達成する。

ABSTRACT

The traditional web caching is currently limited to static documents only. A page generated on the fly from a server side script may have different contents on different accesses and hence cannot be cached. A number of proposals for attacking the problem have emerged based on the observation that different instances of a dynamic document are usually quite similar in most cases, i.e. they have a lot of common HTML code. In this paper, we first review these related techniques and show their inadequacy for practical use. We then present a general and fully automatic technique called Vcache based on the decomposition of dynamic documents into a hierarchy of templates and bindings. The technique is designed keeping in mind languages like Perl and C etc that generate the documents using low-level print like statements. These languages together, account for the largest number of dynamic documents on the web.

研究の動機と目的

• 従来のWebキャッシュが静的ドキュメントのみをサポートするという制限を解消し、動的に生成されるコンテンツのキャッシュを可能にすること。
• ヒューリスティクスや手動チューニングに依存する既存手法の欠点（スケーラビリティと一般性の欠如）を克服すること。
• Perl や C のような低レベルスクリプト言語で生成される大部分の動的Webコンテンツに対応できる、完全自動のシステムを設計すること。
• 動的ドキュメントインスタンス間の構造的類似性を活用してキャッシュ効率を向上させ、重複計算を削減すること。
• 実世界のWebサーバ環境で実用的かつ導入可能な汎用ソリューションを提供すること。

提案手法

• システムは各動的ドキュメントを、テンプレートとデータバインディングの階層的構造に分解し、静的構造と動的コンテンツを分離する。
• テンプレートはHTML出力における繰り返し発生する構造的パターンを表し、バインディングは特定の位置に挿入される可変データを表す。
• パターンマイニングを用いて、コンテンツが変化しても共通するテンプレートを複数のドキュメントインスタンス間で同定する。
• 階層的表現により、テンプレート類似度に基づいた効率的なドキュメントバリアントのマッチングとキャッシュが可能になる。
• Perl や C を用いたWebアプリケーションで一般的な、プリントスタイルのコード生成に適した設計である。
• ソースコードのアクセスや手動設定を一切必要とせず、自動的にテンプレートとバインディングを学習する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低レベルスクリプトで生成される動的Webドキュメントは、コンテンツの変動があっても、効果的にキャッシュ可能か？
• RQ2 動的ドキュメントインスタンス間の構造的類似性をどのように活用すれば、効率的なキャッシュが可能になるか？
• RQ3 リアルタイムでテンプレートとバインディングを自動で同定する際のパフォーマンスオーバーヘッドはどの程度か？
• RQ4 提案手法は、ヒューリスティクスに基づく既存手法と比較して、キャッシュヒット率とスケーラビリティの面で優れているか？
• RQ5 アプリケーション固有のチューニングを必要とせず、完全自動で汎用的な動的ドキュメントキャッシュソリューションを構築可能か？

主な発見

• Vcacheは、複数のドキュメントインスタンス間で共通する構造的テンプレートを同定・再利用することで、高いキャッシュヒット率を達成する。
• 事前に計算済みのテンプレートを再利用することで、ドキュメント生成の重複を削減し、サーバー応答時間が向上する。
• この手法は完全自動であり、ソースコードのアクセスや手動設定を一切不要とすることで、導入性が向上する。
• 評価結果から、Vcacheは、キャッシュ効率と多様な動的コンテンツへの適応性の面で、既存のヒューリスティクスベース手法を上回ることが示された。
• 階層的分解モデルは、複雑な動的生成HTML出力でさえも、構造的パターンを効果的に捉えることができる。
• Perl や C を使用するWebアプリケーションに対して特に効果的であり、これらが生成する動的Webコンテンツの大部分をカバーする。