[发明专利]一种面向内容网络中基于内容影响力的缓存方法有效

专利信息
申请号: 201310563381.X 申请日: 2013-11-11
公开(公告)号: CN103618675B 公开(公告)日: 2017-01-18
发明(设计)人: 曲桦;赵季红;张龑 申请(专利权)人: 西安交通大学;苏州彩云网络科技有限公司
主分类号: H04L12/747 分类号: H04L12/747;H04L29/08
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司61200 代理人: 蔡和平
地址: 710049 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 面向 内容 网络 基于 影响力 缓存 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及分布式的网络缓存技术领域,具体涉及一种在面向内容网络场景下减少缓存冗余的缓存调度策略。

背景技术

随着网络技术的飞速发展,人们从网络获取内容的需求越来越强烈,导致了互联网上内容类流量激增。但是传统以TCP/IP协议构建的互联网架构却不能很好的支持内容的高效分发和传输。为此,面向内容网络这一新的网络体系结构近年来获得了广泛的关注和研究。

面向内容网络体系架构将传统的端到端通信模式转变成以内容和信息为中心的模式,其核心思想在于用户只对内容本身感兴趣,而不关注内容所在位置。在这一体系架构下,每个内容对象都由全局唯一的名字进行标示,而路由是直接基于请求数据包中包含的名字进行的。这样网络中的路由器可以有效识别内容,并选择性缓存内容。由于名字标示不再绑定地址信息,缓存的内容可以为其它用户请求提供内容传输服务。而在IP网络中。每个数据包包含源地址和目的地址,数据包复用性差。在面向内容网络中,当用户向网络发出内容请求时,收到请求的路由器如果具有该内容的缓存副本将直接返还内容给用户。面向内容网络这种全网缓存特性减少了用户访问时延,提高了内容传输效率。

针对面向内容网络体系架构,一个重要的研究点就是缓存技术。因为相对于网络中海量的内容,路由器的缓存空间十分有限,只能存储相对较少的内容。因此需要制定路由器缓存策略,以减少缓存冗余,使得内容的传输和分发更高效。目前,针对面向内容网络的缓存技术研究,国内外已经提出了一些算法:

最早采取的是全路径缓存算法,其要求在内容请求路径上的所有节点都缓存该内容。该方法具有实现简单,易于部署的特点,但是造成严重缓存冗余和频繁的内容替换。

固定概率缓存和策略选择缓存是改进方案,前者要求节点以固定概率选择是否缓存,后者只选择路径上的一个节点进行缓存,影响选择的因素包括节点剩余缓存能力,节点所在传输路径的重要性等。但是这些算法都没考虑周围节点缓存情况,无法有效减少缓存冗余。

为了解决缓存问题,一些协作缓存算法被提出。具有代表性的有节点与邻居节点交换缓存信息以及上游节点向下游节点推荐缓存。这些算法虽然能在局部范围解决冗余问题,但是没有考虑全局网络的缓存冗余情况。

在面向内容网络中,造成缓存冗余的根本原因是路由器独立制定缓存策略,不向网络通告缓存信息。这使得分布式的缓存不能被网络有效感知,节点间不能感知对方缓存信息,结果则是同一区域的节点缓存大量重复内容,浪费了宝贵缓存资源,造成缓存利用效率极低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向内容网络中基于内容影响力的缓存方法,主要解决面向内容网络面临的缓存冗余以及缓存资源利用效率低的问题。

为达到上述目的,本发明采用了以下技术方案。

1)路由器依据待缓存内容在本地的内容影响力信息制定缓存策略,以避免冗余缓存,节点(节点即为路由器)赋予其自身缓存内容影响力值,并将所述缓存内容的内容名和影响力值在网络中进行通告,收到通告消息的节点保存这些缓存信息,以使得其它路由器感知到缓存影响力的存在。影响力值大小随着通告距离衰减,说明距离内容越远,其影响力减弱。缓存内容信息的通告不是全网范围内,而是限制在一定距离内,表明每个内容的影响范围是有限的。这样可以减少网络消息通告负荷,加快网络收敛。同时使得网络访问负荷被有效的分担到各个缓存副本处。通告距离限制在每个所缓存内容各自的影响力区域内,即所述影响力值随着通告距离的增大而衰减,形成缓存内容的梯度排列的影响力区域;内容影响力的存在有效避免了同一区域路由器的重复缓存问题,也使得用户请求可以发现最近的缓存副本。2)所述的缓存策略是指路由在制定缓存决策时充分考虑内容的影响力大小,以避免相近节点的重复缓存。内容在本地路由器的影响力值越大,说明距离内容越近,路由器没有必要再缓存该内容。相反,如果内容在本地的影响力值越小,则路由器会以较高的概率缓存该内容;本地节点(即本地路由器)对接收到的待缓存内容进行选择性存储:若待缓存内容在本地节点对应的影响力值大于等于本地节点设定的阈值t时,本地节点不缓存所述待缓存内容,若待缓存内容在本地节点对应的影响力值小于本地节点设定的阈值t时,本地节点根据待缓存内容在本地节点的累计缓存概率判断是否缓存所述待缓存内容。

所述步骤1)具体包括以下步骤:

ⅰ)节点R赋予其缓存内容影响力值和最大洪泛距离;

ⅱ)节点R将缓存信息向邻居节点进行洪泛通告,缓存信息包括缓存内容的内容名、影响力值以及最大洪泛距离;

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