CN103634231A - 一种基于内容流行度的ccn缓存分区置换方法 - Google Patents
一种基于内容流行度的ccn缓存分区置换方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103634231A CN103634231A CN201310634622.5A CN201310634622A CN103634231A CN 103634231 A CN103634231 A CN 103634231A CN 201310634622 A CN201310634622 A CN 201310634622A CN 103634231 A CN103634231 A CN 103634231A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- content
- popularity
- packet
- ccn
- buffer memory
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Information Transfer Between Computers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于内容流行度的CCN缓存分区置换方法，属于网络技术领域。本发明在传统置换方法LRU的基础上考虑到达内容的流行度，将不同流行度的内容在节点缓存中分区存储与置换。本发明通过内容流行度有高低之分并将高低流行度内容分开存储，避免了低流行度内容因为到达率较低而很快被高流行度内容置换掉的问题，从而提高了低流行度内容的命中率，降低了用户获取低流行度内容的平均命中距离，改善了CCN的网络性能。
Description
技术领域
本发明属于网络技术领域，更准确地说，本发明涉及一种基于内容流行度的CCN缓存分区置换方法。
背景技术
自20世纪60年代互联网出现以来，互联网得以迅猛发展，其应用主体已然从最初的硬件共享转移到文字、图片和视频等信息的共享上。用户更加关注内容的获取速度、质量与安全性而非从何处获取到内容。现有的以主机为中心的网络体系已难以满足互联网的发展需求，虽然出现了CDN、P2P等改进技术，但仍无法克服其暴露出的诸多不适应性问题。因此构建新的网络体系成为必然，在此背景下以信息为中心的网络（ICN：Information Centric Networking）应运而生。
所谓以信息为中心的网络，就是将网络中的一切看作是内容，是一个内容互联而非主机互联的网络，其核心对象是内容，通过内容的名字标识每一个信息。自2006年起，国外学术界开展了多项关于下一代Internet体系结构的研究项目，包括UC Berkeley RAD实验室提出的“面向数据的网络架构”（Data-Oriented Network Architecture，DONA）、欧盟FP7的4WARD以及“发布/订阅式互联网路由范例”（The Publish-Subscribe Internet Routing Paradigm，PSIRP）、Palo Alto Research Center提出的“内容中心网络”（Content-CentricNetworking，CCN）等，这些研究项目中毫无例外的都采用了以信息为中心的网络架构思想，其中CCN以其在内容分发效率、网络安全和部署方面等具有的显著地优势受到研究人员越来越多的关注，从而成为下一代Internet架构的研究热点。
内容中心网络最大的特点之一就是内建缓存功能，用户通过发送兴趣包（Interest Packet，IP）来寻求所需内容，找到后返回数据包（Data Packet，DP）。兴趣包和数据包的内容如图1和图2所示。每个节点都包含内容存储器（ContentStore,CS）用于存储途径当前节点的数据包。由于内容名字是唯一标识且与内容请求者及内容提供者不关联，节点缓存的数据包可被其他用户请求并使用。CCN网络的存储功能增加了网络中内容的副本，提高用户在网络中节点而非源服务器节点获取所需内容的概率，从而降低了用户对于内容请求的时延，减轻了源服务器的受访压力。因此，缓存设计与性能在CCN中占据重要地位。
有关缓存的研究主要集中在两个方向：缓存决策策略及缓存置换策略。前者定义了CCN节点是否需要缓存当前内容的规则；后者定义了CCN节点如何存入新内容、移除旧内容的规则。在网络内容远大于CCN节点缓存容量的情况下，合理的决策策略与置换策略协同工作才能保证CCN性能。
由于CCN的研究现阶段尚处于起步阶段，文献中，缓存决策策略常默认使用到达即存的LCE策略（Leave Copy Everywhere），置换策略则使用原IP网络中的置换策略，如文献1（J.Choi,J.Han,E.Cho,T.T.Kwon,and Y.Choi,“A Surveyon Content-Oriented Networking for Efficient Content Delivery,”IEEECommunications Magazine,pp.121–127,2011）和文献2（I.Psaras,R.G.Clegg,R.Landa,W.K.Chai,and G.Pavlou,“Modelling and Evaluation of CCN-CachingTrees,”IFIP Networking,2011.）使用最近最少使用策略（Least Recently Used，LRU），文献3（K.Katsaros,G.Xylomenos,and G.C.Polyzos,“MultiCache:Anoverlay architecture for information-centric networking,”Computer Networks,pp.1–11,2011.）使用最近最多使用策略（Most Recently Used，MRU）及最近最频繁使用策略（Most Frequently Used，MFU）。
现有策略多为传统IP网络中的缓存置换策略，没有充分利用CCN的以内容为中心、内容流行度有高低之分的特点，从而带来低流行度内容命中率低，用户获取低流行度内容的平均命中距离过远的问题。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术中缓存置换策略没有考虑CCN中以内容为中心以及内容流行度有高低之分的特点、从而带来低流行度内容命中率不高、用户获取低流行度内容的平均命中距离过远的问题，提供一种基于内容流行度的CCN缓存分区置换方法，从而提高低流行度内容的命中率、降低用户获取低流行度内容的平均命中距离，改善CCN的网络性能。
具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括以下步骤：
1）缓存区间划分：处于CCN网络中第L级的节点，将自身缓存分割成两个区域，其中高流行度内容占据缓存大小为C/2L-1；
2）分区缓存与置换：节点收到数据包后，提取其中内容的流行度，若属于高流行度的内容，则将数据包中的内容存储在高流行度内容的缓存区间，若此时该缓存区间无剩余空间，则将缓存末尾的内容移除后再存储数据包中的内容；若属于低流行度的内容，则将数据包中的内容存储在低流行度内容的缓存区间，若此时该缓存区间无剩余空间，则将缓存末尾的内容移除后再存储数据包中的内容；上述两种情况下，节点完成数据包中内容的缓存之后，都将数据包向下级节点转发，直到传回请求该数据包的用户处。
本发明的进一步特征在于：高流行度内容的类别范围是所有内容类别的前5%。
本发明的进一步特征在于：所述CCN网络为3层网络。
本发明的有益效果如下：本发明在传统置换方法LRU的基础上考虑到达内容的流行度，将不同流行度的内容在节点缓存中分区存储与置换。本发明通过内容流行度有高低之分并将高低流行度内容分开存储，避免了低流行度内容因为到达率较低而很快被高流行度内容置换掉的问题，从而提高了低流行度内容的命中率，降低了用户获取低流行度内容的平均命中距离，改善了CCN的网络性能。
附图说明
图1为CCN网络兴趣包内容示意图。
图2为CCN网络数据包内容示意图。
图3为本发明方法流程图。
图4为本发明实施例的网络结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。
如图3所示，本发明包括以下步骤：
1）缓存区间划分：处于CCN网络中第L级的节点，将自身缓存分割成两个区域，其中高流行度内容占据缓存大小为C/2L-1。
2）分区缓存与置换：节点收到数据包后，提取其中内容的流行度，若属于高流行度的内容，则将数据包中的内容存储在高流行度内容的缓存区间，若此时该缓存区间无剩余空间，则将缓存末尾的内容移除后再存储数据包中的内容；若属于低流行度的内容，则将数据包中的内容存储在低流行度内容的缓存区间，若此时该缓存区间无剩余空间，则将缓存末尾的内容移除后再存储数据包中的内容；上述两种情况下，节点完成数据包中内容的缓存之后，都将数据包向下级节点转发，直到传回请求该数据包的用户处。
其中，高流行度内容的类别范围可以是所有内容类别的前5%。
如图4所示，本发明的一个实施例，其网络结构由3层内容中心网络节点串联而成，靠近用户处节点为第一级节点，靠近源服务器处为第3级节点；在此基础上，进一步设定内容中心网络可提供总的内容文件数M＝40000个，根据流行度分为K＝400个类别，每一类包含m＝100个内容文件，每个内容文件被拆分为大小10kB的数据块（chunk）；用户产生的内容请求服从参数为λ1＝40content/sec的泊松分布；每个节点缓存大小C＝20GB。
方法具体实施步骤如下：
步骤1：缓存区间划分，具体步骤如下：
处于CCN网络中第L=1级的节点，将自身缓存分割成两个区域，其中高流行度内容占据缓存大小为C/2L-1=20GB，第L=2级的节点，高流行度内容占据缓存大小为C/2L-1=10GB，第L=3级的节点，高流行度内容占据缓存大小为C/2L-1=5GB；
步骤2：分区缓存与置换，具体步骤如下：
Step1:第2级节点收到数据包后，提取其中内容A的流行度且发现A为低流行度内容；
Step2:存储低流行度内容的缓存区域已满，因此移除缓存队列末尾的内容Z且将余下内容依次后移；
Step3:将内容A存储于低流行度内容缓存队列的头部；
Step4:将数据包继续向第1级节点转发至用户。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
Claims (3)
1.一种基于内容流行度的CCN缓存分区置换方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）缓存区间划分：处于CCN网络中第L级的节点，将自身缓存分割成两个区域，其中高流行度内容占据缓存大小为C/2L-1；
2）分区缓存与置换：节点收到数据包后，提取其中内容的流行度，若属于高流行度的内容，则将数据包中的内容存储在高流行度内容的缓存区间，若此时该缓存区间无剩余空间，则将缓存末尾的内容移除后再存储数据包中的内容；若属于低流行度的内容，则将数据包中的内容存储在低流行度内容的缓存区间，若此时该缓存区间无剩余空间，则将缓存末尾的内容移除后再存储数据包中的内容；上述两种情况下，节点完成数据包中内容的缓存之后，都将数据包向下级节点转发，直到传回请求该数据包的用户处。
2.根据权利要求1所述的基于内容流行度的CCN缓存分区置换方法，其特征在于：高流行度内容的类别范围是所有内容类别的前5%。
3.根据权利要求1所述的基于内容流行度的CCN缓存分区置换方法，其特征在于：所述CCN网络为3层网络。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310634622.5A CN103634231A (zh) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 一种基于内容流行度的ccn缓存分区置换方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310634622.5A CN103634231A (zh) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 一种基于内容流行度的ccn缓存分区置换方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103634231A true CN103634231A (zh) | 2014-03-12 |
Family
ID=50214871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310634622.5A Pending CN103634231A (zh) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 一种基于内容流行度的ccn缓存分区置换方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103634231A (zh) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103905539A (zh) * | 2014-03-22 | 2014-07-02 | 哈尔滨工程大学 | 内容中心网络中基于内容受欢迎度的最优缓存放置方法 |
| CN104284201A (zh) * | 2014-09-26 | 2015-01-14 | 北京奇艺世纪科技有限公司 | 一种视频内容的处理方法和装置 |
| WO2015161737A1 (zh) * | 2014-04-22 | 2015-10-29 | 华为技术有限公司 | 一种缓存数据的方法及转发设备 |
| CN105022700A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-11-04 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于缓存空间划分和内容相似度的命名数据网络缓存管理系统和管理方法 |
| CN105743975A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-07-06 | 深圳先进技术研究院 | 基于数据访问分布的缓存放置方法及系统 |
| CN106161252A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-11-23 | 电子科技大学 | 一种应用于内容中心网的负载均衡方法 |
| CN106790421A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-31 | 广东技术师范学院 | 一种基于社团的icn二步缓存方法 |
| CN108173903A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-06-15 | 南京邮电大学 | 自治系统协作缓存策略在ccn中的应用 |
| CN105357246B (zh) * | 2015-08-12 | 2018-08-24 | 北京交通大学 | 基于信息中心网络的缓存方法和系统 |
| CN110365801A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-10-22 | 陕西师范大学 | 信息中心网络中基于分区的协作缓存方法 |
| CN107404530B (zh) * | 2017-07-27 | 2019-12-31 | 北京邮电大学 | 基于用户兴趣相似度的社交网络协作缓存方法及装置 |
| CN111614771A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-09-01 | 北京邮电大学 | 一种内容中心物联网络的内容缓存方法 |
| WO2022121124A1 (zh) * | 2020-12-07 | 2022-06-16 | 浙江大学 | 一种面向跨界服务网络的服务缓存方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101320353A (zh) * | 2008-07-18 | 2008-12-10 | 四川长虹电器股份有限公司 | 嵌入式浏览器缓存设计方法 |
| CN101609432A (zh) * | 2009-07-13 | 2009-12-23 | 中国科学院计算技术研究所 | 共享缓存管理系统及方法 |
| CN102354301A (zh) * | 2011-09-23 | 2012-02-15 | 浙江大学 | 缓存分区方法 |
| WO2013038220A1 (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Cache replacement method and system |
-
2013
- 2013-12-02 CN CN201310634622.5A patent/CN103634231A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101320353A (zh) * | 2008-07-18 | 2008-12-10 | 四川长虹电器股份有限公司 | 嵌入式浏览器缓存设计方法 |
| CN101609432A (zh) * | 2009-07-13 | 2009-12-23 | 中国科学院计算技术研究所 | 共享缓存管理系统及方法 |
| WO2013038220A1 (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Cache replacement method and system |
| CN102354301A (zh) * | 2011-09-23 | 2012-02-15 | 浙江大学 | 缓存分区方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ZHU YI,ET.AL: "Content Centric Networking：A New Approach to Big Data Distribution", 《ZTE COMMUNICATIONS》 * |
| 朱轶等: "一种基于内容流行度的内容中心网络缓存概率置换策略", 《电子与信息学报》 * |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103905539A (zh) * | 2014-03-22 | 2014-07-02 | 哈尔滨工程大学 | 内容中心网络中基于内容受欢迎度的最优缓存放置方法 |
| WO2015161737A1 (zh) * | 2014-04-22 | 2015-10-29 | 华为技术有限公司 | 一种缓存数据的方法及转发设备 |
| US10728357B2 (en) | 2014-04-22 | 2020-07-28 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method for caching data and forwarding device |
| US10320931B2 (en) | 2014-04-22 | 2019-06-11 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method for caching data and forwarding device |
| US11310329B2 (en) | 2014-04-22 | 2022-04-19 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method for caching data and forwarding device |
| CN104284201A (zh) * | 2014-09-26 | 2015-01-14 | 北京奇艺世纪科技有限公司 | 一种视频内容的处理方法和装置 |
| CN105022700A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-11-04 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于缓存空间划分和内容相似度的命名数据网络缓存管理系统和管理方法 |
| CN105022700B (zh) * | 2015-07-17 | 2017-12-19 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于缓存空间划分和内容相似度的命名数据网络缓存管理系统和管理方法 |
| CN105357246B (zh) * | 2015-08-12 | 2018-08-24 | 北京交通大学 | 基于信息中心网络的缓存方法和系统 |
| CN105743975B (zh) * | 2016-01-28 | 2019-03-05 | 深圳先进技术研究院 | 基于数据访问分布的缓存放置方法及系统 |
| CN105743975A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-07-06 | 深圳先进技术研究院 | 基于数据访问分布的缓存放置方法及系统 |
| CN106161252A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-11-23 | 电子科技大学 | 一种应用于内容中心网的负载均衡方法 |
| CN106161252B (zh) * | 2016-06-14 | 2019-03-15 | 电子科技大学 | 一种应用于内容中心网的负载均衡方法 |
| CN106790421A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-31 | 广东技术师范学院 | 一种基于社团的icn二步缓存方法 |
| CN106790421B (zh) * | 2016-12-01 | 2020-11-24 | 广东技术师范大学 | 一种基于社团的icn二步缓存方法 |
| CN107404530B (zh) * | 2017-07-27 | 2019-12-31 | 北京邮电大学 | 基于用户兴趣相似度的社交网络协作缓存方法及装置 |
| CN108173903B (zh) * | 2017-11-30 | 2020-08-11 | 南京邮电大学 | 自治系统协作缓存策略在ccn中的应用方法 |
| CN108173903A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-06-15 | 南京邮电大学 | 自治系统协作缓存策略在ccn中的应用 |
| CN110365801A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-10-22 | 陕西师范大学 | 信息中心网络中基于分区的协作缓存方法 |
| CN110365801B (zh) * | 2019-08-26 | 2021-12-17 | 陕西师范大学 | 信息中心网络中基于分区的协作缓存方法 |
| CN111614771A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-09-01 | 北京邮电大学 | 一种内容中心物联网络的内容缓存方法 |
| CN111614771B (zh) * | 2020-05-25 | 2021-07-13 | 北京邮电大学 | 一种内容中心物联网络的内容缓存方法 |
| WO2022121124A1 (zh) * | 2020-12-07 | 2022-06-16 | 浙江大学 | 一种面向跨界服务网络的服务缓存方法 |
| US11743359B2 (en) | 2020-12-07 | 2023-08-29 | Zhejiang University | Service caching method for a cross-border service network |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103634231A (zh) | 一种基于内容流行度的ccn缓存分区置换方法 | |
| US20180146059A1 (en) | Processing and caching in an information-centric network | |
| Li et al. | A chunk caching location and searching scheme in content centric networking | |
| US10567277B2 (en) | Method and system for co-operative on-path and off-path caching policy for information centric networks | |
| US20120259861A1 (en) | Method and apparatus for storing and searching for index information | |
| US8539041B2 (en) | Method, apparatus, and network system for acquiring content | |
| CN103312725A (zh) | 一种基于节点重要程度的内容中心网络缓存判决方法 | |
| Zhang et al. | A hybrid ICN cache coordination scheme based on role division between cache nodes | |
| Carofiglio et al. | FOCAL: Forwarding and caching with latency awareness in information-centric networking | |
| Lal et al. | Caching methodologies in Content centric networking (CCN): A survey | |
| Wang et al. | Fog computing based content-aware taxonomy for caching optimization in information-centric networks | |
| Wu et al. | Edge-oriented collaborative caching in information-centric networking | |
| Yu et al. | Dynamic popularity-based caching permission strategy for named data networking | |
| Ramadan et al. | Big cache abstraction for cache networks | |
| Fan et al. | Popularity and gain based caching scheme for information-centric networks | |
| US20220279036A1 (en) | Method, apparatus and system for processing an access request in a content delivery system | |
| Alduayji et al. | PF-EdgeCache: Popularity and freshness aware edge caching scheme for NDN/IoT networks | |
| CN110365728A (zh) | 一种面向信息中心网络的分组协作缓存系统 | |
| Wu et al. | Ptf: Popularity-topology-freshness-based caching strategy for icn-iot networks | |
| Yang et al. | Providing cache consistency guarantee for ICN-based IoT based on push mechanism | |
| Zhu et al. | Popularity-based neighborhood collaborative caching for information-centric networks | |
| Zhu et al. | A Popularity-Based Collaborative Caching Algorithm for Content-Centric Networking. | |
| Yufei et al. | A centralized control caching strategy based on popularity and betweenness centrality in ccn | |
| Bernardini et al. | Caching strategies for information centric networking: Opportunities and challenges | |
| Yang et al. | Content-based hyperbolic routing and push mechanism in named data networking |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140312 |