[發(fā)明專利]一種基于PopBetw策略的網(wǎng)絡(luò)裝置及其協(xié)作路由緩存方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910174585.1
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN109951390B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曲樺;靳瑞濤;趙季紅;殷振宇;楊思堯;馮強
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H04L12/721
• 分類號: H04L12/721;H04L12/733;H04L12/741;H04L12/751;H04L29/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種基于PopBetw策略的網(wǎng)絡(luò)裝置及其協(xié)作路由緩存方法，采用SDN網(wǎng)路架構(gòu)，將內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)分為兩個網(wǎng)絡(luò)層，一層為控制層，一層為轉(zhuǎn)發(fā)層；控制層中設(shè)置有控制器，轉(zhuǎn)發(fā)層中設(shè)置有若干個路由節(jié)點，控制器連接所有路由節(jié)點，兩個相鄰區(qū)域內(nèi)的路由節(jié)點相互連接。并在轉(zhuǎn)發(fā)層的所有路由節(jié)點的內(nèi)容緩存表CS，待處理請求表PIT,轉(zhuǎn)發(fā)信息表FIB、三個基本表的基礎(chǔ)上增加內(nèi)容熱度表PT和路由路徑表TT。由控制層集中處理請求，發(fā)送給轉(zhuǎn)發(fā)層轉(zhuǎn)發(fā)命令，轉(zhuǎn)發(fā)層直接執(zhí)行命令，不再由單個路由進行單獨計算查找。這樣不僅可以節(jié)約重復(fù)計算(一個區(qū)域中的兩個路由可能會接到兩個相同請求的興趣包，進行相同的資源查找)所帶來的計算資源的浪費，還可以節(jié)省存儲空間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動通信領(lǐng)域，具體涉及中心無線網(wǎng)絡(luò)與SDN相結(jié)合的新網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架下的緩存方法。

背景技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們的需求不斷的增大，據(jù)統(tǒng)計全球流量已突破100EBS的規(guī)模，而IP網(wǎng)絡(luò)的局限性也逐漸的暴露出來。內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)作為一種革命性的新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其不僅能在終端用戶附近放置緩存，還能在路由器上放置緩存。但也因其緩存分布的廣闊，如何合理解決內(nèi)容副本冗余，替換頻繁等問題，保證優(yōu)良的緩存性能也成為急待解決的問題。基于此問題，

PopBetw策略是基于EgoBetw策略提出的，是對于EgoBetw策略的延伸。EgoBetw策略主要是節(jié)點中介中心度的表述。其指的是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的請求者發(fā)出請求后，請求沿各路由節(jié)點進行尋找內(nèi)容，找到內(nèi)容后，再沿路由節(jié)點返回，有的路由節(jié)點此時可以被多個路由節(jié)點返回，并存儲資源，故這些路由節(jié)點的中介中心度大于其他的路由節(jié)點。

而PopBetw策略中的內(nèi)容熱門程度，則是根據(jù)某一周期中，某個內(nèi)容的請求頻率來進行劃分，若其請求頻率越高，則該資源的熱門度越高。

在目前已有的緩存替換策略有LRU策略、LFU替換策略、FIFO緩存策略以及PopBetw策略，其中，LRU策略(Least Recently Used,最近最少使用算法)是目前最為常見，使用最為廣泛的替換策略，利用請求模型的時間局部性概念，當(dāng)插入一個新數(shù)據(jù)塊到節(jié)點緩存表時，LRU策略會將最近最少被請求的內(nèi)容項踢出表外。在某一時段中，當(dāng)資源請求數(shù)目多時，踢出的資源再次申請的可能性增大，當(dāng)被請求時重新存儲資源，資源存儲抖動次數(shù)增多，資源開銷增大。LFU替換策略(Least Frequently Used,最不經(jīng)常使用算法)是為每一個緩存表中的緩存項內(nèi)容設(shè)置一個計數(shù)器，一旦收到請求，對應(yīng)的內(nèi)容引用計數(shù)器值加一。當(dāng)發(fā)生替換時，查詢計數(shù)器隊列，歷史統(tǒng)計中請求次數(shù)最少的資源為替換項。LFU雖然性能好于LRU，當(dāng)其實現(xiàn)的代價較高，且不適合用于大規(guī)模的緩存環(huán)境。FIFO緩存策略(First InFirst Out,先進先出算法)：當(dāng)一個新內(nèi)容添加進CS時，需要剔除的是最先添加進去的項。其雖然操作起來簡單，但在具體的應(yīng)用中，效率并不高，而且資源開銷過大，特別當(dāng)某個先進去的資源熱門程度保持在前列時。PopBetw策略是在EgoBtew策略上進行的內(nèi)容熱度的改進，將內(nèi)容熱度提了出來，以解決EgoBtew方法中，因無內(nèi)容替換的方法，導(dǎo)致內(nèi)容替換頻繁，從而影響運行時延和造成資源的浪費。但其方法是屬于非協(xié)作緩存，僅僅改進了單個路由的性能和替換策略，并沒有對整體的路由或多個路由進行改進，并且單個路由的處理時間過長，當(dāng)多個路由的處理策略相同時，一個一個路由的進行處理，不僅導(dǎo)致時延增長，并且還會使得計算資源消耗過大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于PopBetw策略的網(wǎng)絡(luò)裝置及其協(xié)作路由緩存裝置及方法，提出了整體路由的整合，設(shè)置兩層網(wǎng)路架構(gòu)，控制層網(wǎng)絡(luò)單獨對路由轉(zhuǎn)發(fā)策略進行計算，路由層只負責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)，不僅可以縮短時延，并且可以避免相同的路由轉(zhuǎn)發(fā)策略進行多次計算，從而節(jié)省計算資源。