[發(fā)明專利]一種基于緩存角色劃分的緩存協(xié)同系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310351151.7
• 申請(qǐng)日: 2013-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN103442039A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張國強(qiáng);張懷暢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué);掌贏信息科技（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于緩存角色劃分的緩存協(xié)同系統(tǒng)，屬于網(wǎng)絡(luò)多媒體數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

當(dāng)前，用戶對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的需求正逐步從以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐詢?nèi)容獲取為主。傳統(tǒng)的以單播路由為主的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)已經(jīng)難以有效支撐海量的點(diǎn)對(duì)面的異步內(nèi)容分發(fā)。作為一種適配點(diǎn)對(duì)面?zhèn)鬏數(shù)募夹g(shù)，緩存能有效地緩解網(wǎng)絡(luò)的流量壓力。目前，無論是內(nèi)容提供商還是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，都傾向于通過部署泛在的緩存系統(tǒng)來降低網(wǎng)絡(luò)流量、提高用戶體驗(yàn)。以NDN為代表的內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)更是將內(nèi)容緩存作為新型網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的基本組成要素。

在緩存泛在化、透明化的背景下，傳統(tǒng)的基于單緩存的替換算法或基于層次結(jié)構(gòu)的緩存協(xié)同機(jī)制不再適用。一方面，緩存系統(tǒng)應(yīng)該盡量提高用戶體驗(yàn)，因此，應(yīng)盡量緩存流行度高的內(nèi)容，并將這些內(nèi)容推向網(wǎng)絡(luò)的邊緣，這將導(dǎo)致緩存網(wǎng)絡(luò)中流行度高的內(nèi)容將存在眾多的副本，浪費(fèi)寶貴的緩存資源；另一方面，對(duì)于訪問頻度較低的內(nèi)容，額外的訪問代價(jià)不應(yīng)太高，因此應(yīng)該盡量提高緩存的多樣性，降低同一內(nèi)容副本的出現(xiàn)頻度，但一味地提高緩存的多樣性難以保證用戶對(duì)高頻度內(nèi)容訪問的體驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提供一種基于緩存角色劃分的緩存協(xié)同系統(tǒng)，能有效地降低網(wǎng)絡(luò)流量、提高用戶體驗(yàn)。

具體采用以下技術(shù)方案：

一種基于緩存角色劃分的緩存協(xié)同系統(tǒng)，系統(tǒng)按照緩存網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征將由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商或內(nèi)容提供商管理的緩存系統(tǒng)分成接入層緩存節(jié)點(diǎn)和核心層緩存節(jié)點(diǎn)兩部分，與用戶直接連接或鄰近的緩存節(jié)點(diǎn)為接入層緩存節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)離用戶位于網(wǎng)絡(luò)核心的為核心層緩存節(jié)點(diǎn)；所述接入層緩存節(jié)點(diǎn)以每個(gè)緩存為獨(dú)立單元，按照傳統(tǒng)的緩存替換策略獨(dú)立地作出緩存替換決定；所述核心層緩存節(jié)點(diǎn)以分布式哈希表的方式構(gòu)成一個(gè)邏輯整體，以協(xié)同的方式作出緩存決策和緩存替換決定；所述接入層緩存節(jié)點(diǎn)包括接入層請(qǐng)求處理模塊、響應(yīng)處理模塊和接入層緩存替換模塊；所述核心層緩存節(jié)點(diǎn)包含核心層請(qǐng)求處理模塊、基于分布式哈希的路由模塊和核心層緩存替換模塊。

所述接入層請(qǐng)求處理模塊的處理流程如下：當(dāng)某個(gè)內(nèi)容c的請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，

步驟1，檢查自身的緩存是否包含被請(qǐng)求的內(nèi)容c，如果包含，則直接返回相關(guān)內(nèi)容，并更新用于緩存替換的相關(guān)狀態(tài)，否則，執(zhí)行下一步；

步驟2，判斷自身是否是接入層節(jié)點(diǎn)層次緩存結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)，若不是，則將請(qǐng)求向父緩存節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，否則，節(jié)點(diǎn)位于接入層層次緩存結(jié)構(gòu)的根，將請(qǐng)求消息轉(zhuǎn)換成核心層的查詢請(qǐng)求，并發(fā)送給核心層節(jié)點(diǎn)；

步驟3，若核心層依然不包含所請(qǐng)求的查詢內(nèi)容，則向發(fā)出查詢的接入層節(jié)點(diǎn)發(fā)送失敗消息；

步驟4，查詢FIB表，將請(qǐng)求發(fā)送往FIB表給出的下一跳；

步驟5，記錄查詢的ID和接收到該請(qǐng)求的端口。

所述接入層緩存節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)處理模塊的處理流程如下：當(dāng)某個(gè)內(nèi)容的響應(yīng)到達(dá)時(shí)，如果該響應(yīng)是對(duì)核心網(wǎng)查詢的響應(yīng)，則表明核心網(wǎng)包含所查詢內(nèi)容的緩存，將內(nèi)容沿著接入層的層次緩存結(jié)構(gòu)返回給請(qǐng)求者，按照節(jié)點(diǎn)的緩存策略作出緩存決策；如果該響應(yīng)是由于FIB表的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)而得到的響應(yīng)，則將內(nèi)容沿著接入層的層次緩存結(jié)構(gòu)返回給請(qǐng)求者，由接入層緩存替換模塊按照節(jié)點(diǎn)的緩存策略作出緩存決策,同時(shí),根據(jù)內(nèi)容響應(yīng)消息構(gòu)造一個(gè)內(nèi)容插入請(qǐng)求，向核心層緩存節(jié)點(diǎn)提交該內(nèi)容插入請(qǐng)求。

所述核心層請(qǐng)求處理模塊，接收接入層緩存節(jié)點(diǎn)發(fā)送的內(nèi)容查詢請(qǐng)求和內(nèi)容插入請(qǐng)求；當(dāng)核心層緩存節(jié)點(diǎn)接收到接入層緩存節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容查詢請(qǐng)求時(shí)，依據(jù)分布式哈希路由模塊，將內(nèi)容查詢請(qǐng)求路由到負(fù)責(zé)該內(nèi)容的核心層緩存節(jié)點(diǎn)，由該節(jié)點(diǎn)的核心層緩存替換模塊進(jìn)行緩存的替換；當(dāng)內(nèi)容查詢請(qǐng)求路由到負(fù)責(zé)該內(nèi)容的核心層緩存節(jié)點(diǎn)后，該節(jié)點(diǎn)查詢自身的緩存，如果存在所請(qǐng)求的內(nèi)容，則將其返回給發(fā)出請(qǐng)求的接入層緩存節(jié)點(diǎn)，如果不存在所請(qǐng)求的內(nèi)容，則向發(fā)出請(qǐng)求的接入層緩存節(jié)點(diǎn)發(fā)送失敗的消息。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

(1)通過劃分緩存角色,在邊緣接入網(wǎng)緩存存儲(chǔ)高頻度訪問內(nèi)容,而在核心網(wǎng)緩存通過哈希方式存儲(chǔ)低頻度訪問內(nèi)容,能有效提高用戶體驗(yàn)；

(2)通過提高同一個(gè)自治系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的緩存多樣性,能有效降低網(wǎng)絡(luò)域間流量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的緩存角色劃分示意圖；

圖2是本發(fā)明接入層緩存節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求處理模塊工作流程；

圖3是本發(fā)明接入層緩存節(jié)點(diǎn)響應(yīng)處理模塊工作流程。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例公開了一種緩存節(jié)點(diǎn)的角色劃分和緩存網(wǎng)絡(luò)組建方法：