[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

本發明公開了一種基于內容流行度預測的緩存方法、裝置、設備和介質，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；在每個節點上構建并維護一個內容流行度表；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，以該概率決定是否在該節點緩存目標內容，若是，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。本發明能夠有效應對包括5G網絡、工業互聯網、觸屏互聯網、智能灌溉傳感網絡等應用新要求。

技術領域

本發明涉及一種基于內容流行度預測的緩存方法、裝置、設備和介質，屬于軟件定義網絡的緩存領域。

背景技術

未來的第五代(5G)移動通信被要求支持1000倍高的容量、100倍低的時延、海量連接，5G架構在設備、網絡、業務、運營等維度全面采用云化設計。5G網絡要傳輸有著低時延要求的音視頻、交互信息等內容，如何避免5G網絡成為瓶頸是一個新的挑戰，將緩存引入到5G的網絡架構中是克服該挑戰的一條有效途徑。按緩存在5G架構中的位置分類，可以分為終端緩存、基站緩存和核心網緩存三個層次。由于緩存空間受限，內容在被替換之前沒有機會發揮作用的現象稱為“無效緩存”，然而，當前方案普遍存在“無效緩存”，緩存空間沒有發揮最大效率。

軟件定義網絡(Software-Defined Networking，簡稱SDN)將控制面與數據面相分離，在控制面，通過感知網絡狀態和網絡資源，中央控制器可以對網絡的邏輯控制功能和高層策略靈活地進行動態、優化地配置；而在數據面，可在不影響網絡正常流量的情況下執行這一配置，進而實現網絡資源的優化配置。所以，不管是核心網還是在接入網，SDN都是未來5G架構的優選技術，稱為SDN-5G。

發明內容

鑒于此，本發明提供了一種基于內容流行度預測的緩存方法、裝置、計算機設備及存儲介質；本發明可以在SDN-5G網絡中終端、基站和核心網等各層面的節點嵌入緩存功能，能夠有效應對包括5G網絡、工業互聯網、觸屏互聯網、智能灌溉傳感網絡等應用新要求，每個節點都是獨立地做出緩存放置和緩存替換的選擇，而不需要各個節點之間的通信，具有開銷很小的優點。

本發明的第一個目的在于提供一種基于內容流行度預測的緩存方法。

本發明的第二個目的在于提供一種基于內容流行度預測的緩存裝置。

本發明的第三個目的在于提供一種計算機設備。

本發明的第四個目的在于提供一種存儲介質。

本發明的第一個目的可以通過采取如下技術方案達到：

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。

進一步的，所述計算目標內容在該節點被緩存的概率，如下式：