[发明专利]一种软件定义网络的虚拟缓存通道缓存管理方法

权利要求书

1.一种软件定义网络的虚拟缓存通道缓存管理方法，利用软件定义网络和内容中心网络融合架构下控制器集中控制和全网感知优势，根据全局网络拓扑和网络内容的信息，考虑不同流行度的内容被消费者持续访问可能性的不同、节点内部已缓存内容的详细信息的局限性、缓存替换策略单独执行因素，采用缓存决策策略和缓存替换策略协同工作的缓存管理方法，其特征在于，为数据层交换机增加相关表项，控制器周期性地收集内容请求信息，并通过内容流行度统计模型和内容流行度修正模型对收集到的信息进行预处理，预处理后的信息在包处理流程中，控制器利用依据代价的辅助缓存方法进行缓存决策，做出对于内容最优的缓存位置选择和对于节点最优的替换选择。

2.根据权利要求1所述的一种软件定义网络的虚拟缓存通道缓存管理方法，其特征在于：

所述的数据层交换机增加相关表项，具体为：

在数据层交换机的内容存储器数据结构中添加三个表项：内容流行度CP(Content Popularity)、当前周期访问频次Fr(Frequence)和是否为本节点最不重要内容Flag，其中CP指标为对应内容的历史流行度，Fr指标为一个时间周期T内节点收到对于该内容的请求频次，Flag指标用来标记当前时间周期流行度最低的缓存内容，Flag标识的存在可以避免节点查找最低流行度内容进行重复的比较工作。

3.根据权利要求1所述的一种软件定义网络的虚拟缓存通道缓存管理方法，其特征在于：

所述的通过内容流行度统计模型和内容流行度修正模型对收集到的信息进行预处理，具体为：

控制器周期性地收集各交换机节点的内容请求信息，各节点收到控制器下发的统计信息的消息后，将自身统计的缓存信息发送给控制器，在时间周期T内，节点收到兴趣包，若节点缓存有兴趣包所请求内容，则该缓存本周期访问频次Fr加1；若缓存中没有该内容，则直接转发兴趣包，不进行流行度更新；在时间周期T结束时，各个交换机节点将自身的缓存信息发给控制器，控制器根据内容流行度统计模型及本交换机节点流行度修正值对所有缓存的流行度CP进行更新，随后通过流表下发的形式将更新后的内容流行度值写入各个节点的CP字段，并且找出本节点流行度最低的内容并置其Flag字段值为1；根据内容流行度修正模型，控制器保存有网络中的各节点根据本节点的位置信息计算出的流行度修正值，当每个流行度统计周期结束进行流行度更新时，控制器都会根据对应节点流行度修正值对更新后的流行度进行修正，使得估计出流行度尽量接近内容的真实流行度。

4.根据权利要求3所述的一种软件定义网络的虚拟缓存通道缓存管理方法，其特征在于：

所述的内容流行度统计模型，具体为：

控制器在每个时间周期结束时对各节点的所缓存内容的流行度值进行一次更新，更新方法如下：

cp_new＝cp_old×δ+Fr×(1-δ)

式中:cp_new——更新后的CP值；cp_old——更新前的CP值；δ——衰减系数，取值范围是0到1。

考虑到内容流行度可能随时间变化的因素，并且不同类型的内容流行度随时间变化的速率也会有所不同。流行度更新方法中衰减系数的存在可以很好地解决这个问题。通过设置不同的衰减系数，可以调整历史流行度以及当前周期内容访问频次对内容流行度估计的影响比例。越大代表历史流行度对于内容当前流行度的影响越大，则内容流行度对于内容短时间内的请求频次变化越不敏感，该流行度的计算越不容易受短暂热门内容的影响。越小则代表该流行度的计算更快地适应内容实际流行度的变化。

为了避免重复的流行度大小比较工作，节点根据更新后的内容流行度值，找出节点最不重要内容并进行标记，置Flag字段为1进行标记。

应用这个模型，网络中的节点分布式地统计节点所缓存内容的的请求频次，控制器再集中计算出各节点内容的流行度值，并对流行度值最低内容的标识位进行更新。更新时只需要找出所有缓存内容的流行度值的最小值，时间复杂度为O(n),兴趣包获取最低流行度值的复杂度为O(1)，满足CCN对网络节点缓存线性执行速度的要求。