[发明专利]信息中心无线网络虚拟化网络中节点缓存替换方法

说明书

本发明公开了一种信息中心无线网络虚拟化网络中节点缓存替换方法，包括：节点接收上一级节点发送过来的数据包c_k；计算c_k在节点的缓存概率p_ik和已缓存在该节点中的各数据包的丢弃概率；如果所述节点缓存所述c_k后用户从任意节点请求所述c_k所需的平均响应跳数小于所述上一级节点缓存所述c_k后用户从任意节点请求所述c_k所需的平均响应跳数，且节点已保存的数据包中有缓存概率小于所述p_ik的数据包，节点丢弃缓存概率小于所述p_ik的已保存数据包，缓存所述c_k；节点发送所述c_k到其下一级节点；更新所述节点的缓存状态。本发明的技术方案能有效提升节点缓存空间的利用率和网络的传输效率。

技术领域

本发明涉及无线网络虚拟化(简称，WNV)与信息中心网络(简称，ICN)结合的新网络环境：信息中心无线网络虚拟化(简称，ICWNV)网络，特别涉及到一种ICWNV网络中的节点数据缓存替换方法。

背景技术

WNV作为下一代网络体系架构中最有发展前景的架构之一，即在保留现有互联网的前提下，通过在现有的网络上构建虚拟网络(简称，VN)来满足多样化应用的需求。网络虚拟化是对网络设备的虚拟化，即对传统的路由器、交换机等设备进行增强，使其可以支持大量的可扩展的应用。WNV技术则是解决了当前互联网网络架构所面临的僵化问题，它通过虚拟化技术对共用的底层基础设施进行抽象并提供统一的可编程接口，将多个彼此隔离且具有不同拓扑结构的VN同时映射到共用的基础设施上，为用户提供差异性服务，实现资源共享。ICN网络作为下一代网络体系结构研究的新热点，它采用以信息为中心的通信方式替代了现有的以端为中心的通信方式，直接对内容进行统一标识并基于内容标识进行定位、路由和传输，将网络打造成为信息传输、存储和服务的一体化平台。在ICN中最重要的特征之一就是网内缓存，利用网络节点中的存储空间缓存内容的副本，就近响应用户的请求，可以有效的减少冗余流量，缓解网络带宽压力，降低用户获取内容时间。从而提高了用户获取内容资源的传输效率和网络资源的利用率，降低了网络时延和网络流量，改善了网络性能。

在当今网络数据流量爆炸式增长下，用户除了希望网络能提供计算资源、带宽资源等传统服务外，同时他们也需要网络为他们提供更快速获取内容资源的服务。所以研究者们提出信息中心无线网络虚拟化网络，该网络以ICN作为底层基础设施网络(简称，SN)，VN为任意拓扑网络，在ICN与WNV结合的网络环境下不仅可以在不同的服务提供商之间共享基础设施资源，也可以共享内容资源；不仅可以实现虚拟化带来的增益，同时也可以实现网内缓存带来的收益。

如图1所示为在ICWNV网络中的基本网络映射模型。在ICWNV网络中，虚拟节点携带用户所需的内容信息，通过节点映射与链路映射过程，底层物理网络为节点映射和链路映射提供足够的CPU和带宽资源；同时，映射节点会发送用户所需内容的请求，从而SN也需要为该映射中提供所需的内容来完成用户的请求。用户所请求的内容可以从数据中心获取，也可以从中间节点的缓存中获取。从图1中可以知道，通过中间节点获取内容，可以大大减少获取内容的平均跳数，降低用户的响应时间，提高网络的性能。但是节点的缓存空间容量较小，根据节点映射和链路映射的范围，随着用户请求不同内容数量的增加，节点的缓存空间将达到饱和以及稳定状态。此时，如果有新的内容到达节点时，节点则需要判断是否缓存到来的内容，以及是否需要替换该节点中已经缓存的内容。

在现有技术中，节点缓存内容的方法主要有三种技术方案：

1，处处缓存：内容会被缓存在路径上的所有节点。此技术方案虽然能减少用户获取内容所需跳数，但导致节点缓存冗余严重，影响节点对其它内容的缓存；