[發明專利]基于內容流行度預測的緩存方法、裝置、設備和介質

在審

• 申請號: 201910131478.0
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN109951875A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 劉外喜;劉曉初;沈湘平;陳慶春;唐冬
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: H04W28/14
• 分類號: H04W28/14;H04L29/08;H04L12/24
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李君;裘暉

1.一種基于內容流行度預測的緩存方法，其特征在于，所述方法包括：

每隔一個預設時間段，利用SDN網絡預測內容流行度，通過SDN控制器將內容流行度發送給各個節點；其中，SDN網絡具有SDN控制器和多個SDN交換機，每個SDN交換機是SDN網絡中的一個節點；

在每個節點上構建并維護一個內容流行度表，每隔一個預設時間段更新一次；

當目標內容到達轉發路徑上的節點后，計算目標內容在該節點被緩存的概率；其中，所述概率由目標內容被預測的流行度和轉發路徑上的節點緩存容量確定；

以目標內容在該節點被緩存的概率決定是否在該節點緩存目標內容，若是，則判斷該節點的緩存空間是否已滿；

當該節點的緩存空間未滿時，在該節點緩存目標內容；當該節點的緩存空間已滿時，若目標內容的流行度高于內容流行度表的最低流行度，則在該節點緩存目標內容，并將目標內容替換掉內容流行度表中最低流行度對應的內容。

2.根據權利要求1所述的基于內容流行度預測的緩存方法，其特征在于，所述計算目標內容在該節點被緩存的概率，如下式：

其中，i表示目標內容，j表示該節點，p_ij表示目標內容在該節點被緩存的概率，P_level(i)表示目標內容i的流行度，P_leve(i)∈[1，2，3，...，c]，1表示最低流行度，c表示最高流行度；cp_j表示該節點j的緩存容量，cp_max表示SDN網絡中所有節點緩存容量的最大值。

3.根據權利要求1任一項所述的基于內容流行度預測的緩存方法，其特征在于，所述內容流行度表記錄了最流行的H個內容的流行度；其中，H＝2*CC，CC表示節點緩存的平均容量除以內容的平均大小。

4.根據權利要求1-3任一項所述的基于內容流行度預測的緩存方法，其特征在于，所述利用SDN網絡預測內容流行度，具體包括：

利用SDN網絡中各個節點計算資源以及鏈路構建可重構、分布式深度學習網絡；

將SDN網絡中的各個節點實時地采集內容被請求的時空聯合分布的數據并作為深度學習網絡的輸入，在底層利用棧式自編碼器對時空聯合分布的數據進行特征學習，在頂層利用Softmax分類器對內容流行度進行預測。

5.根據權利要求4所述的基于內容流行度預測的緩存方法，其特征在于，所述棧式自編碼器由若干個自編碼器堆疊在一起形成，每個自編碼器具有一個輸入層、一個隱藏層和一個輸出層。

6.一種基于內容流行度預測的緩存裝置，其特征在于，所述裝置包括：

預測模塊，用于每隔一個預設時間段，利用SDN網絡預測內容流行度，通過SDN控制器將內容流行度發送給各個節點；其中，SDN網絡具有SDN控制器和多個SDN交換機，每個SDN交換機是SDN網絡中的一個節點；

構建模塊，用于在每個節點上構建并維護一個內容流行度表，每隔一個預設時間段更新一次；

計算模塊，用于當目標內容到達轉發路徑上的節點后，計算目標內容在該節點被緩存的概率；其中，所述概率由目標內容被預測的流行度和轉發路徑上的節點緩存容量確定；

判斷模塊，用于以目標內容在該節點被緩存的概率決定是否在該節點緩存目標內容，若是，則判斷該節點的緩存空間是否已滿；

緩存模塊，用于當該節點的緩存空間未滿時，在該節點緩存目標內容；當該節點的緩存空間已滿時，若目標內容的流行度高于內容流行度表的最低流行度，則在該節點緩存目標內容，并將目標內容替換掉內容流行度表中最低流行度對應的內容。

7.根據權利要求6所述的基于內容流行度預測的緩存裝置，其特征在于，所述計算目標內容在該節點被緩存的概率，如下式：

其中，i表示目標內容，j表示該節點，p_ij表示目標內容在該節點被緩存的概率，P_level(i)表示目標內容i的流行度，P_leve(i)∈[1，2，3，...，c]，1表示最低流行度，c表示最高流行度；cp_j表示該節點j的緩存容量，cp_max表示SDN網絡中所有節點緩存容量的最大值。