[發(fā)明專(zhuān)利]一種內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的公平緩存算法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711254118.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108076144B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁東明;徐亞楠;胡鶴飛;冉靜;劉元安
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L29/08
• 分類(lèi)號(hào): H04L29/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的公平緩存算法及裝置，包括在請(qǐng)求興趣包過(guò)程中，統(tǒng)計(jì)請(qǐng)求興趣包及其次數(shù)，并根據(jù)請(qǐng)求次數(shù)由高到低的順序，對(duì)興趣包進(jìn)行排序，后存入興趣包請(qǐng)求次數(shù)表ITT(Interest Times Table)中，并傳輸?shù)较乱还?jié)點(diǎn)。在數(shù)據(jù)下發(fā)過(guò)程，在數(shù)據(jù)提供端(服務(wù)器)，將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的ITT表直接賦值給請(qǐng)求數(shù)據(jù)包表DTT(Data Times Table)，并將此請(qǐng)求數(shù)據(jù)包表傳輸?shù)狡渥庸?jié)點(diǎn)；在非數(shù)據(jù)提供節(jié)點(diǎn)中，得到DTT，計(jì)算當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的緩存剩余空間C，緩存前L個(gè)條目，并保證此L個(gè)條目的總數(shù)據(jù)量小于等于0.9C；緩存成功后，在DTT中刪除已緩存的條目，重新排序；傳輸請(qǐng)求數(shù)據(jù)包表至其子節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明根據(jù)請(qǐng)求次數(shù)定義內(nèi)容流行度，有設(shè)置了緩存門(mén)限，以此降低了內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)冗余，提高命中率，降低了命中率方差，實(shí)現(xiàn)了緩存公平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的公平緩存算法及裝置。

背景技術(shù)

內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)(Content Centric Networking,CCN)研究是美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)于2010年8月提出的4個(gè)未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)支持項(xiàng)目之一，也是諸多項(xiàng)目中最具代表性的一種分布式未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。它是當(dāng)前未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)研究的重要成果之一，其核心思想是改變當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)終端間的端到端通信機(jī)制，將內(nèi)容與終端位置剝離，通過(guò)發(fā)布/訂閱范式(Publish/Subscribe Paradigm)來(lái)提供存儲(chǔ)和多方通信等服務(wù)。

為了緩解網(wǎng)絡(luò)流量的快速增長(zhǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬造成的嚴(yán)峻壓力，CCN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中普遍采用了泛在化的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置緩存方法。然而，緩存機(jī)制在提升了網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容分發(fā)獲取性能的同時(shí)，也可能產(chǎn)生過(guò)大的緩存冗余而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源利用率和能效降低的問(wèn)題。在CCN網(wǎng)絡(luò)中，全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)內(nèi)嵌緩存的優(yōu)勢(shì)與緩存資源的利用不充分之間的矛盾，是緩存研究中亟待解決的問(wèn)題。典型的CCN節(jié)點(diǎn)主要包含內(nèi)容存儲(chǔ)器(CS)、未決請(qǐng)求表(Pending InterestTable,PIT)和前向轉(zhuǎn)發(fā)庫(kù)(Forwarding Information Base,FIB)。這里，F(xiàn)IB保存了CCN節(jié)點(diǎn)到達(dá)內(nèi)容服務(wù)器的下一跳接口，CS保存節(jié)點(diǎn)上的緩存內(nèi)容，PIT記錄未響應(yīng)興趣包的內(nèi)容名及其到達(dá)接口。

緩存策略的研究已有多年的歷史，完整的緩存策略由兩部分組成：緩存決定策略和緩存替換策略。在緩存決策方面，主要有隨機(jī)ProbCache、LCD(Leave Copy Down)和全存(ALWAYS)3種。雖然算法簡(jiǎn)單易行，但會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)容冗余度較高而且節(jié)點(diǎn)命中率較低。為了改善網(wǎng)絡(luò)緩存性能，現(xiàn)有的緩存方法主要是基于內(nèi)容流行度和基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的節(jié)點(diǎn)屬性(介數(shù)、度數(shù)、中心度等)?，F(xiàn)有的流行度獲取方式有的過(guò)于復(fù)雜，需要將所有的請(qǐng)求數(shù)據(jù)包及當(dāng)前興趣包帶入公式求得，這樣龐大的計(jì)算量顯然會(huì)耗費(fèi)緩存節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存，增大網(wǎng)絡(luò)時(shí)延；有的基于預(yù)測(cè)算法得到興趣包的流行度，這種算法會(huì)因用戶(hù)請(qǐng)求量的不同導(dǎo)致準(zhǔn)確率不同。

此外，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的節(jié)點(diǎn)屬性算法容易將流行度高的內(nèi)容緩存在介數(shù)、度數(shù)、中心度等屬性高的節(jié)點(diǎn)，容易導(dǎo)致這些節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容不斷被替換，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)性能下降；而且內(nèi)容在網(wǎng)絡(luò)中的分布不均勻，命中率差異過(guò)大，數(shù)據(jù)冗余度高，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算量高，負(fù)載大，不均衡。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的公平緩存算法及裝置，用于解決現(xiàn)有的緩存方法運(yùn)算量大，命中率低，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間利用率、命中率不均衡的特點(diǎn)。

基于上述目的本發(fā)明實(shí)施例提供一種內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的公平緩存算法，包括：

在請(qǐng)求數(shù)據(jù)包過(guò)程中，在邊緣節(jié)點(diǎn)中，統(tǒng)計(jì)請(qǐng)求興趣包及其次數(shù)，并存入興趣包請(qǐng)求次數(shù)表中，在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)根據(jù)請(qǐng)求次數(shù)由高到低的順序，對(duì)興趣包進(jìn)行排序，將當(dāng)前完成排序的興趣包請(qǐng)求次數(shù)表ITT(Interest Times Table)傳輸?shù)较乱还?jié)點(diǎn)；

在下一緩存節(jié)點(diǎn)中，合并其子節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)腎TT，將相同的請(qǐng)求興趣包對(duì)應(yīng)的請(qǐng)求次數(shù)相加，得到當(dāng)前緩存節(jié)點(diǎn)的ITT，將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的ITT按照請(qǐng)求次數(shù)由高到低的順序排序，將此表傳輸至下一節(jié)點(diǎn)；