一種面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方法，該方法包括緩存因子和緩存冗余避免策略兩個技術(shù)要點(diǎn)，其中緩存因子實(shí)現(xiàn)了具有相同內(nèi)容特征的相關(guān)內(nèi)容相互吸引，使節(jié)點(diǎn)更容易緩存當(dāng)前緩存中相關(guān)內(nèi)容數(shù)量更多的目標(biāo)內(nèi)容，以及相關(guān)內(nèi)容的生存時間相互增強(qiáng)，使緩存中具有主要內(nèi)容特征的內(nèi)容不容易被丟棄；而緩存冗余避免策略解決了存在緩存冗余，浪費(fèi)節(jié)點(diǎn)的存儲資源這一問題，本發(fā)明將內(nèi)容的流行度思想及節(jié)點(diǎn)內(nèi)容特征思想應(yīng)用于緩存方案中，從而在不對路由性能造成很大影響的前提下，提高了路由的可擴(kuò)展性及其路由可信度，使有限的緩存空間能夠得到更合理的利用。
【專利說明】—種面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中緩存方案的緩存內(nèi)容聚合問題，具體涉及面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方案。
【背景技術(shù)】
[0002]針對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)束縛高效內(nèi)容分發(fā)功能實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)是指以內(nèi)容為中心的網(wǎng)絡(luò)，它采用內(nèi)容名作為路由標(biāo)識，允許用戶直接訪問內(nèi)容本身，而非其所在的主機(jī)或服務(wù)器，這是面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)。而緩存是影響面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)路由可擴(kuò)展性的重要因素，因此緩存方案的設(shè)計(jì)，是面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)的一個重中之重。
[0003]面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)以內(nèi)容名作為路由標(biāo)志，使用戶可以直接對內(nèi)容進(jìn)行訪問，其路由性能與網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)容分布密切相關(guān)。內(nèi)容緩存是影響網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)容分布最重要的因素，是面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)研究的重要內(nèi)容。內(nèi)容緩存策略需要充分利用網(wǎng)絡(luò)中的緩存資源使內(nèi)容分布與用戶請求分布更加一致，以提升用戶感受。
[0004]下面是面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中三種典型緩存方案。
[0005](I)LCE (Leaving Copies Everwhere)是目前基于 CCN (Content CentricNetworking)網(wǎng)絡(luò)模型的面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)研究中常用的緩存方案。在LCE方案中，路由路徑上的所有節(jié)點(diǎn)都對內(nèi)容文件進(jìn)行緩存，當(dāng)緩存空間已滿時，節(jié)點(diǎn)根據(jù)最近最少使用算法(Least Recently Used LRU)進(jìn)行緩存替換。
[0006]LCE算法具有良好的緩存性能，能夠充分利用緩存空間為用戶提供服務(wù)，但是應(yīng)用在面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中將會造成嚴(yán)重`的路由可擴(kuò)展問題。
[0007]首先，LCE算法會造成非常頻繁的緩存更新，造成大量的網(wǎng)絡(luò)開銷，并影響路由可信度。
[0008]其次，由于內(nèi)容訪問特點(diǎn)是大量用戶訪問少量熱門內(nèi)容，非熱門內(nèi)容到達(dá)節(jié)點(diǎn)并被緩存后，其被訪問的概率將會很小；此外，由于路由路徑上的所有節(jié)點(diǎn)都對內(nèi)容進(jìn)行緩存，LCE算法還將造成嚴(yán)重的緩存冗余，這些都將導(dǎo)致緩存利用率的下降。
[0009](2) ProbCache算法的基本思路是:將內(nèi)容緩存得離用戶更近，同時盡量避免路徑上的緩存冗余。ProbCache的緩存概率的計(jì)算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方法，其特征在于，該緩存方法包括以下步驟: 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)根據(jù)目標(biāo)內(nèi)容的緩存概率對接收到的目標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行有選擇的緩存，使具有某一種內(nèi)容特征的目標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行增強(qiáng)緩存，這種內(nèi)容特征逐漸成為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的主要內(nèi)容特征；同時利用相關(guān)內(nèi)容的生存時間相互增強(qiáng)，使具有主要內(nèi)容特征的內(nèi)容不容易被當(dāng)前節(jié)點(diǎn)丟棄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方法，其特征在于，所述緩存概率為四種緩存因子的加權(quán)和，四種緩存因子分別為相關(guān)內(nèi)容因子、內(nèi)容流行度因子、路徑因子以及剩余緩存空間因子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方法，其特征在于，所述相關(guān)內(nèi)容因子的求取方法為:

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方法，其特征在于，所述路徑因子的求取方法為:
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方法，其特征在于，所述剩余緩存空間因子的求取方法為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方法，其特征在于，所述緩存方法還包括以下步驟:當(dāng)前節(jié)點(diǎn)根據(jù)目標(biāo)內(nèi)容的緩存概率對接收到的目標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行有選擇的緩存前，對目標(biāo)內(nèi)容在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)以及當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的鄰近節(jié)點(diǎn)的緩存情況進(jìn)行檢查以及查詢，并避免緩存冗余產(chǎn)生。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方法，其特征在于，所述緩存方法具體包括以下步驟: O當(dāng)目標(biāo)內(nèi)容到達(dá)節(jié)點(diǎn)N時，判斷節(jié)點(diǎn)N及節(jié)點(diǎn)N的鄰近節(jié)點(diǎn)是否已緩存了與目標(biāo)內(nèi)容相同的內(nèi)容，如果節(jié)點(diǎn)N緩存了與目標(biāo)內(nèi)容相同的內(nèi)容，則節(jié)點(diǎn)N不對目標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行緩存，同時，增大節(jié)點(diǎn)N的緩存概率閾值，如果節(jié)點(diǎn)N的鄰近節(jié)點(diǎn)緩存了與目標(biāo)內(nèi)容相同的內(nèi)容，則節(jié)點(diǎn)N不對目標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行緩存，如果節(jié)點(diǎn)N以及節(jié)點(diǎn)N的鄰近節(jié)點(diǎn)均未緩存與目標(biāo)內(nèi)容相同的內(nèi)容，則進(jìn)入步驟2); 2)查詢目標(biāo)內(nèi)容在節(jié)點(diǎn)N被請求的次數(shù)n，然后計(jì)算目標(biāo)內(nèi)容的流行度，然后計(jì)算目標(biāo)內(nèi)容的緩存概率； 3)若所述緩存概率大于設(shè)定的緩存概率閾值，則節(jié)點(diǎn)N緩存所述目標(biāo)內(nèi)容，并為目標(biāo)內(nèi)容設(shè)定初始生存時間，否則，節(jié)點(diǎn)N不對所述目標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行緩存；當(dāng)節(jié)點(diǎn)N緩存目標(biāo)內(nèi)容后，若目標(biāo)內(nèi)容具有主要內(nèi)容特征，則對目標(biāo)內(nèi)容及其相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行生存時間的增強(qiáng)，所述相關(guān)內(nèi)容為節(jié)點(diǎn)N內(nèi)與目標(biāo)內(nèi)容具有相同內(nèi)容特征的內(nèi)容；若節(jié)點(diǎn)N的緩存空間已滿，則丟棄節(jié)點(diǎn)N中緩存的生存時間最小的內(nèi)容；當(dāng)節(jié)點(diǎn)N緩存目標(biāo)內(nèi)容后，節(jié)點(diǎn)N緩存的具有某一內(nèi)容特征Cf的內(nèi)容的有效數(shù)量大于具有其它內(nèi)容特征的內(nèi)容的有效數(shù)量時，將該內(nèi)容特征Cf作為節(jié)點(diǎn)N的主要內(nèi)容特征。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方法，其特征在于，判斷節(jié)點(diǎn)N是否已緩存了與目標(biāo)內(nèi)容相同的內(nèi)容的具體方法為:在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)中設(shè)置用于記錄相同內(nèi)容到達(dá)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)次數(shù)的緩存標(biāo)識字段，檢查緩存標(biāo)識字段，若緩存標(biāo)識字段大于等于I，說明該目標(biāo)內(nèi)容已被節(jié)點(diǎn)N緩存過； 判斷節(jié)點(diǎn)N的鄰近節(jié)點(diǎn)是否已緩存了與目標(biāo)內(nèi)容相同的內(nèi)容的具體方法為:查詢FIB表，尋找距離節(jié)點(diǎn)N H跳范圍內(nèi)與目標(biāo)內(nèi)容具有相同內(nèi)容名前綴的表項(xiàng)，若找到與目標(biāo)內(nèi)容具有相同內(nèi)容名前綴的表項(xiàng)，說明內(nèi)容在節(jié)點(diǎn)N的鄰近節(jié)點(diǎn)已有緩存。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方法，其特征在于，增大節(jié)點(diǎn)N的緩存概率閾值的方法為:
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種面向內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)內(nèi)容聚集的緩存方法，其特征在于，所述目標(biāo)內(nèi)容及其相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行生存時間的增強(qiáng)的方法為: 在目標(biāo)內(nèi)容的初始生存時間的基礎(chǔ)上增加Τ，T的計(jì)算公式如下:
【文檔編號】H04L29/08GK103501315SQ201310405212
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】曲樺, 趙季紅, 邱小銘, 張濤 申請人:西安交通大學(xué), 蘇州彩云網(wǎng)絡(luò)科技有限公司