[发明专利]一种内容请求率的聚合及缓存放置方法

说明书

技术领域

本发明涉及未来网络缓存技术领域，具体涉及一种内容请求率的聚合及缓存放置方法。

背景技术

随着互联网应用的普及，内容服务已经成为网络服务的主体，对于用户来说，内容共享是互联网最主要的一个功能。用户并不关心信息承载在哪台计算机上，也不关心某个视频是哪个主机提供的，关心的是内容传送过来的速度、质量以及是否安全。但是，在目前的互联网架构下，仍然是根据主机地址进行内容的检索和传送，这种方式已无法适应上层应用的变化。

为了解决上述问题，内容中心网络(Content Centric Network,CCN)这一革命式的网络架构应运而生，该架构通过基于名称的路由和网内缓存，实现从面向主机的点到点通信模式到以内容为中心的通信模式转变。在CCN中，用户想要获取内容时，首先发送一个兴趣包，路由器收到这个兴趣包后会检查本地的存储空间是否有匹配的内容，如果有，则直接将匹配的数据包沿原路返回给用户，如果没有，则继续以基于名称的路由方式向服务器转发。这样，用户的请求能够在中间节点得到响应，而不需要像IP网络需要穿过整个网络到服务器才满足，从而优化带宽使用效率，提高用户内容获取性能。

因此，CCN的一个重要特征是如何管理网内缓存节点，包括缓存决策和替换策略。LCE(Leave Copy Everywhere)是CCN默认的缓存决策策略,也称ALWAYS策略，即当对象返回时，沿途的所有节点都缓存该对象的副本，但这种方式容易造成缓存冗余，即相同的对象在多个节点同时存有副本，降低了缓存系统所能缓存内容的多样性。

C′esar Bernardini等提出了MPC策略，该策略只缓存流行的内容，每个节点统计本地计算用户对内容的请求数目，并以<内容名称；流行度计数>对的形式存储到流行度表中，如果某个内容达到了流行度门限，那么该内容会被标记为流行的，持有该内容的节点会像其邻居节点发送一个消息，建议邻居节点也缓存该内容，邻居节点根据自己的本地策略来决定是否采纳该建议消息。MPC策略在提高缓存性能的同时降低了资源浪费。

如图1(a)所示，节点A、B、C会请求一个存储在节点D的流行的内容d1，节点A还会请求一个存储在节点E的不流行的内容e1。图1(b)采用MPC策略，当节点A发送对内容e1的兴趣包时，沿着路径A-C-D-E的每个节点的流行度表中e1的流行度都会增加，例如在节点A、C、D、E中e1的流行度设为1。相似地，B发送对内容d1的兴趣包后，沿着路径B-C-D的节点中d1流行度设为1，在A和C也发送对d1的兴趣包后，节点C和D中d1的流行度变为3。假设此时只有节点D持有内容d1，而且d1的流行度达到了流行度门限，节点D会向它的邻居C和E发送建议信息，C和E因此缓存内容d1，并对后续的请求进行相应，显然MPC策略节约了存储和带宽资源，减少缓存操作次数，而且由于d1是流行的内容，节点E也可能受到后续对d1请求，提高了请求命中率。

HaoWu等提出了EMC缓存策略，该策略充分利用全局流行度信息，每个节点本地进行缓存决策，以致尽可能多的在Intennet服务提供商(ISP)域内响应请求，从而降低ISP域间流量，减少骨干网的压力。每个接入路由器周期性地在本地向量RV中记录每个内容的请求率，并将RV沿着转发路径向网关传播。中间节点会对从其子节点收到的相同内容的请求率进行聚合，沿路节点检查每个内容的请求率，如果请求率低于阈值，那么对该内容加上LOW标签，该标签也随之向上传播。从网关路由器到接入路由器依次向下进行缓存决策，首先路由器查看其收到的RV，根据请求率进行降序排列，然后依次进行存储，直至存储空间满。如果内容在一个节点缓存了，那么其子节点的RV和缓存都删除其内容，以降低缓存冗余；如果内容在一个网关缓存了，那么其他网关也不再需要缓存该内容。

MPC策略只缓存最流行的内容，采用本地节点统计内容请求数目的方式，以内容的请求数目反映其流行度情况。但该方式仅仅得到局部的流行度，而无法得到全局的内容流行度，且忽略了“过滤”影响，即只有低层缓存没有命中的请求才会被转发给高层缓存节点，这样高层缓存节点统计的请求数目更加随机，实际上不能很好地代表内容的流行度分布。