CN104580274A - 内容分发网络中的内容置换方法与系统、节点 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种内容分发网络中的内容置换方法与系统、节点，其中，方法包括：CDN中的当前节点接收用户终端发送的内容访问请求；当前节点查询用户请求访问的内容分片是否存储在该当前节点中；若存储在当前节点中，向用户终端发送用户请求访问的内容分片，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分；否则，若未存储在当前节点中，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片并发送给用户终端，在热度计分表中为用户请求的内容分片建立索引与热度计分，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分。本发明实施例可以在CDN中根据用户访问行为触发内容置换，使现存内容最大可能的满足用户需求，从而节省存储和带宽资源。

Description

内容分发网络中的内容置换方法与系统、节点

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其是一种内容分发网络中的内容置换方法与系统、节点。

背景技术

内容分发网络（Content Delivery Network，CDN）是通过在现有的互联网协议（IP）承载网上增加一层新的网络架构，将内容（例如，视频、音频、万维网Web网页等）发送到最接近用户的网络“边缘”，使用户可以就近取得所需的内容，从而解决优化网络流量状况，提高用户访问网站的响应速度。

CDN可以解决由于骨干网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因所造成的用户访问响应速度慢的问题。CDN包含有多个节点，但每个节点不能存储所有内容，为实现每个节点存储的内容能够最大可能满足用户的需求，首先要解决如何进行内容置换。

在实现本发明的过程中，发明人发现，现有的内容置换方法中，最近最少使用算法（Least Recently Used，LRU）与最近最常使用算法（Most Recently Used，MRU）中，内容置换率太大，置换效率很低，频繁的内容置换会导致硬盘数据输入输出（I/O）过高，且向上一级节点拉取的数据流量过大，会占用较多的网络带宽资源。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种内容分发网络中的内容置换方法与系统、节点，以在CDN中根据用户访问行为触发内容置换，使现存内容最大可能的满足用户需求，从而节省存储和带宽资源。

本发明实施例提供的一种内容分发网络中的内容置换方法，包括：

内容分发网络CDN中的当前节点接收用户终端发送的内容访问请求，该内容访问请求中包括用户请求访问的内容标识ID与分片索引，所述内容ID唯一标识CDN中的一个内容，所述分片索引用于索引内容中的一个内容分片；

当前节点根据所述内容ID与分片索引，查询用户请求访问的内容分片是否存储在该当前节点中；

若用户请求的内容分片存储在当前节点中，向用户终端发送用户请求访问的内容分片，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分，所述热度计分表包括各内容分片的索引与热度计分；

否则，若用户请求访问的内容分片未存储在当前节点中，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片并发送给用户终端，在热度计分表中为用户请求的内容分片建立索引与热度计分，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分。

上述方法的一个具体实施例中，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片之后，还包括：

将用户请求访问的内容分片存储在当前节点中。

上述方法的一个具体实施例中，还包括：

当前节点接收内容管理系统发送的内容注入指令，在指定地址获取内容并根据内容类型对获取到的内容进行分割，得到多个内容分片；

在当前节点中记录获取到的内容的相关信息，包括内容ID、编码方式、码率与分片索引信息，并在热度计分表中为每个内容分片建立唯一的索引和热度计分。

上述方法的一个具体实施例中，还包括：

当前节点根据各内容分片的使用情况更新相应内容分片在热度计分表中的热度计分，所述内容分片的使用情况包括内容分片的访问频率与使用时间。

上述方法的一个具体实施例中，根据各容分片的访问频率更新内容分片在热度计分表中的热度计分包括：

分别以内容中的每个内容分片作为当前内容分片；

同一内容中当前内容分片的后一内容分片被访问时，减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分；和/或

若当前内容分片在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问，减小当前内容分片及同一内容中当前内容分片后面各内容分片在热度计分表中的热度计分。

上述方法的一个具体实施例中，预先设置各内容分片的热度计分的

初始值S＝1；

所述更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分包括：内容分片i被访问时，通过公式Si=f(S,i)=S+2计算当前内容分片i在热度计分表中的热度计分，并将当前内容分片i在热度计分表中的热度计分更新为Si；

所述同一内容中当前内容分片的后一内容分片被访问时，减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分，具体包括：

所述同一内容中当前内容分片i的后一内容分片j被访问时，通过公式Si=f(S,i)=S-1和Sj=f(S,j)=S+1，分别计算当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分Si与Sj，并将当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分分别更新为Si与Sj；

所述若当前内容分片在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问，减小当前内容分片及同一内容中当前内容分片后面各内容分片在热度计分表中的热度计分，具体包括：

所述当前内容分片i在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问，则通过公式Si=f(S,i)=S-2和计Sj=f(S,j)=S-2，分别计算当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分Si与Sj，并将当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分分别减小为Si与Sj；

其中，i为当前内容分片的索引，j为同一内容中当前内容分片i的后一内容分片的索引，在时间戳位置上j>i，i、j均为大于0的整数。

上述方法的一个具体实施例中，根据各内容分片的使用时间更新内容分片在热度计分表中的热度计分包括：

分别以内容中的每个内容分片作为当前内容分片；

随着当前内容分片距离被首次访问时间或被存储在当前节点的时间的增加，减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分。

上述方法的一个具体实施例中，所述随着当前内容分片距离被首次访问时间或被首次存储在当前节点的时间的增加，减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分包括：

通过公式将当前内容分片i在热度计分表中的热度计分减小为Si；

其中，各内容分片的热度计分的初始值S＝1，i为当前内容分片的索引，i为大于0的整数；t₀为当前内容分片i被首次访问时间或被首次存储在当前节点的时间，t为热度计分按日更新的当前日期时间，α为冷却因子，用于调整冷却速度，采用预设取值；e为自然对数，因-α(t₀-t)为正数，

上述方法的一个具体实施例中，还包括：

当前节点对本地存储的所有内容分片的热度计分进行排序；

将热度计分未进入前N名的内容分片从当前节点删除；

查询热度计分在前N名范围内的内容分片是否均存储于当前节点中；

若有热度计分在前N名范围内的内容分片未存储于当前节点中，从上级节点拉取该热度计分在前N名范围内却未存储于当前节点中的内容分片存储在当前节点中；

其中，N为当前节点支持存储的最大内容分片数量。

本发明实施例提供的一种内容分发网络中的内容置换系统，包括：

内容管理单元，用于存储内容的相关信息与内容中的各内容分片，其中，内容的相关信息包括内容ID、编码方式、码率与分片索引信息；

计分表管理单元，用于存储并管理热度计分表，所述热度计分表包括各内容分片的索引与热度计分；

接收单元，用于接收用户终端发送的内容访问请求，该内容访问请求中包括用户请求访问的内容ID与分片索引，所述内容ID唯一标识CDN中的一个内容，所述分片索引用于索引内容中的一个内容分片；

查询单元，用于根据所述内容ID与分片索引，查询用户请求访问的内容分片是否存储在所述内容管理单元中；

业务处理单元，用于根据查询单元的查询结果，若用户请求的内容分片存储在内容管理单元中，从所述内容管理单元获取用户请求访问的内容分片并发送给用户终端，并指示计分表管理单元更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分；否则，若用户请求访问的内容分片未存储在内容管理单元中，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片并发送给用户终端，并指示计分表管理单元在热度计分表中为用户请求的内容分片建立索引与热度计分，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分。

上述系统的一个具体实施例中，所述业务处理单元，还用于在向上级节点拉取用户请求访问的内容分片之后，将用户请求访问的内容分片存储在内容管理单元中。

上述系统的一个具体实施例中，还包括：

内容注入单元，用于接收内容管理系统发送的内容注入指令，在指定地址获取内容并根据内容类型对获取到的内容进行分割，得到多个内容分片；并在内容管理单元中记录获取到的内容的相关信息，包括内容ID、编码方式、码率与分片索引信息，并在热度计分表中为每个内容分片建立唯一的索引和热度计分。

上述系统的一个具体实施例中，所述业务处理单元，还用于根据各内容分片的使用情况，指示计分表管理单元更新相应内容分片在热度计分表中的热度计分，所述内容分片的使用情况包括内容分片的访问频率与使用时间。

上述系统的一个具体实施例中，所述业务处理单元根据各容分片的访问频率指示计分表管理单元更新内容分片在热度计分表中的热度计分时，具体分别以内容中的每个内容分片作为当前内容分片；在同一内容中当前内容分片的后一内容分片被访问时，指示计分表管理单元减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分；和/或，在若当前内容分片在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问时，指示计分表管理单元减小当前内容分片及同一内容中当前内容分片后面各内容分片在热度计分表中的热度计分。

上述系统的一个具体实施例中，预先设置各内容分片的热度计分的

初始值S＝1；

所述业务处理单元，具体在内容分片i被访问时，通过公式Si=f(S,i)=S+2计算当前内容分片i在热度计分表中的热度计分，并指示计分表管理单元将当前内容分片i在热度计分表中的热度计分更新为Si；

所述业务处理单元，具体在所述同一内容中当前内容分片i的后一内容分片j被访问时，通过公式Si=f(S,i)=S-1和Sj=f(S,j)=S+1，分别计算当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分Si与Sj，并指示计分表管理单元将当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分分别更新为Si与Sj；

所述业务处理单元，具体所述当前内容分片i在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问时，则通过公式Si=f(S,i)=S-2和计Sj=f(S,j)=S-2，分别计算当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分Si与Sj，并指示计分表管理单元将当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分分别减小为Si与Sj；

其中，i为当前内容分片的索引，j为同一内容中当前内容分片i的后一内容分片的索引，在时间戳位置上j>i，i、j均为大于0的整数。

上述系统的一个具体实施例中，所述业务处理单元根据各内容分片的使用时间，指示计分表管理单元更新内容分片在热度计分表中的热度计分时，具体分别以内容中的每个内容分片作为当前内容分片；随着当前内容分片距离被首次访问时间或被存储在当前节点的时间的增加，指示计分表管理单元减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分。

上述系统的一个具体实施例中，所述业务处理单元，具体通过公式指示计分表管理单元将当前内容分片i在热度计分表中的热度计分减小为Si；

其中，各内容分片的热度计分的初始值S＝1，i为当前内容分片的索引，i为大于0的整数；t₀为当前内容分片i被首次访问时间或被首次存储在当前节点的时间，t为热度计分按日更新的当前日期时间，α为冷却因子，用于调整冷却速度，采用预设取值；e为自然对数，因-α(t₀-t)为正数，

上述系统的一个具体实施例中，还包括：

内容置换单元，用于根据局所述热度计分表，对内容管理单元存储的所有内容分片的热度计分进行排序；将热度计分未进入前N名的内容分片从当前节点删除；查询热度计分在前N名范围内的内容分片是否均存储于当前节点中；若有热度计分在前N名范围内的内容分片未存储于当前节点中，从上级节点拉取该热度计分在前N名范围内却未存储于当前节点中的内容分片存储在当前节点中；

其中，N为当前节点支持存储的最大内容分片数量。

本发明实施例提供的一种节点，位于CDN中，包括本发明上述任一实施例的内容分发网络中的内容置换系统。

基于用户访问频率的内容置换算法表现较好，CDN中的内容刷新率不会太高，硬盘/O小、流量也相应减少；基于分片的内容置换算法表现也较好，将大块的视频文件分成小块，播放时间被分为若干小段，对普通的用户访问无影响，且当用户只看其中一部分就不看其它部分的情况，会有显著的优势。

基于本发明上述实施例提供的内容分发网络中的内容置换方法与系统、节点，CDN中的当前节点接收用户终端发送的内容访问请求后，查询用户请求访问的内容分片是否存储在该当前节点中；若用户请求的内容分片存储在当前节点中，向用户终端发送用户请求访问的内容分片，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分；否则，若用户请求访问的内容分片未存储在当前节点中，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片并发送给用户终端，在热度计分表中为用户请求的内容分片建立索引与热度计分，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分。本发明实施例在基于用户访问频率的内容置换算法与基于分片的内容置换算法的基础上实现，在CDN中根据用户访问行为触发内容置换，可以通过降低内容置换率减少带宽压力，并使现存内容最大可能满足用户需求，从而节省存储和带宽资源。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1为本发明CDN中的内容置换方法一个实施例的流程图。

图2为本发明CDN中的内容置换方法另一个实施例的流程图。

图3为本发明CDN中的内容置换装置一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明CDN中的内容置换方法一个实施例的流程图。如图1所示，该实施例CDN中的内容置换方法包括：

110，CDN中的当前节点接收用户终端发送的内容访问请求，该内容访问请求中包括用户请求访问的内容标识（ID）与分片索引。

其中，内容ID唯一标识CDN中的一个内容，分片索引用于索引内容中的一个内容分片。

120，当前节点根据内容ID与分片索引，查询用户请求访问的内容分片是否存储在该当前节点中。

若用户请求的内容分片存储在当前节点中，执行130的操作。否则，若用户请求访问的内容分片未存储在当前节点中，执行140的操作。

130，向用户终端发送用户请求访问的内容分片，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分。

其中的热度计分表包括各内容分片的索引与热度计分。

之后，不执行本实施例的后续流程。

140，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片并发送给用户终端，在热度计分表中为用户请求的内容分片建立索引与热度计分，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分。

本发明上述实施例提供的内容分发网络中的内容置换方法，CDN中的当前节点接收用户终端发送的内容访问请求后，查询用户请求访问的内容分片是否存储在该当前节点中；若用户请求的内容分片存储在当前节点中，向用户终端发送用户请求访问的内容分片，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分；否则，若用户请求访问的内容分片未存储在当前节点中，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片并发送给用户终端，在热度计分表中为用户请求的内容分片建立索引与热度计分，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分。本发明实施例在基于用户访问频率的内容置换算法与基于分片的内容置换算法的基础上实现，在CDN中根据用户访问行为触发内容置换，可以通过降低内容置换率减少带宽压力，并使现存内容最大可能满足用户需求，从而节省存储和带宽资源。

在本发明CDN中的内容置换方法的另一个实施例中，操作140中，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片之后，还可以将该用户请求访问的内容分片存储在当前节点中。

在本发明CDN中的内容置换方法的又一个实施例中，还可以包括：

当前节点接收内容管理系统发送的内容注入指令，在指定地址获取内容并根据内容类型对获取到的内容进行分割，变为更小的块，得到多个内容分片；

在当前节点中记录获取到的内容的相关信息，包括内容ID、编码方式、码率与分片索引信息，并在热度计分表中为每个内容分片建立唯一的索引和热度计分。

当前节点对每一个流经自己的内容分片，包括存储在当前节点本地的内容分片、或者向上级节点拉取后转发的内容分片、或者向上级节点拉取后保存在本地的内容分片，都会维护一个热度计分表。

本发明一个实施例所改进的一个方面是如何触发CDN中节点之间的内容置换，即内容置换决策方法，主要体现在对内容分片的热度计分方法上。本发明实施例的内容分片的热度计分主要考虑两个因素：

一个是：同一内容的不同内容分片之间存在关联性。用户访问（观看）了后面的内容分片，前面内容分片的热度会相应减少；用户观看到某段内容分片后停止观看，则当前内容分片即后面的内容分片被认为热度较低；

另一个是：内容随着时间自然冷却。

简单的热度优先算法中，会使得某一部曾经大热的影片牢牢占据前排位置，缺乏新内容的进入机制。事实上，对内容的计分可以想象为一个温度变化过程：用户访问视为内容分片加温，随着时间流逝，内容分片的温度会自然降低。牛顿曾经把所有温度自然降低的过程概括为一个“指数衰减”过程。如前所述，用户看完一个内容分片之后，该内容分片会马上降温，除此之外，随着时间流逝，该内容分片也会自然冷却。

根据上述热度计分的关键因素，本发明内容置换方法的再一个实施例中，提出了基于关联性和自然冷却的热度计分方法。还可以包括：当前节点根据各内容分片的使用情况更新相应内容分片在热度计分表中的热度计分，内容分片的使用情况包括内容分片的访问频率与使用时间。

在一个具体实施例中，根据各容分片的访问频率更新内容分片在热度计分表中的热度计分可以包括：

分别以内容中的每个内容分片作为当前内容分片；

同一内容中当前内容分片的后一内容分片被访问时，减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分；和/或

若当前内容分片在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问，减小当前内容分片及同一内容中当前内容分片后面各内容分片在热度计分表中的热度计分。

示例性地，预先设置各内容分片的热度计分的初始值S＝1；

内容分片i被访问时，可以通过公式Si=f(S,i)=S+2计算当前内容分片i在热度计分表中的热度计分，并将当前内容分片i在热度计分表中的热度计分更新为Si；

同一内容中当前内容分片i的后一内容分片j被访问时，可以通过公式Si=f(S,i)=S-1和Sj=f(S,j)=S+1，分别计算当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分Si与Sj，并将当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分分别更新为Si与Sj；

若当前内容分片i在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问，则可以通过公式Si=f(S,i)=S-2和计Sj=f(S,j)=S-2，分别计算当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分Si与Sj，并将当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分分别减小为Si与Sj；

其中，i为当前内容分片的索引，j为同一内容中当前内容分片i的后一内容分片的索引，在时间戳位置上j>i，i、j均为大于0的整数。

在一个具体实施例中，根据各内容分片的使用时间更新内容分片在热度计分表中的热度计分可以包括：

分别以内容中的每个内容分片作为当前内容分片；

随着当前内容分片距离被首次访问时间或被存储在当前节点的时间的增加，减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分。

例如，可以通过公式将当前内容分片i在热度计分表中的热度计分减小为Si。可以称为冷却公式。

其中，各内容分片的热度计分的初始值S＝1，i为当前内容分片的索引，i为大于0的整数；t₀为当前内容分片i被首次访问时间或被首次存储在当前节点的时间，t为热度计分按日更新的当前日期时间，α为冷却因子，用于调整冷却速度，采用预设取值；e为自然对数，因-α(t₀-t)为正数，

例如：假设《阿凡达》这部影片包含内容分片i和分片j，其中从时间戳位置上j>i，即：内容分片i播放位置在内容分片j播放位置前。《阿凡达》影片在注入CDN中的某节点时，建立了一个热度计分表，热度计分分值用S表示。初始值：S=1。

假设内容分片i被播放了一次，那么根据计分公式f，可以得出:Si=f(S,i)=S+2。

假设《阿凡达》影片全部观看完毕，那么根据同一内容的不同内容分片之间存在关联性，用户观看了后面的内容分片，前面内容分片的热度会相应减少，可以得出：

Si=f(S,i)=S-1；

Sj=f(S,j)=S+1，（j>i）。

假设用户观看到内容分片i没看完就停止观看，则内容分片i被认为热度较低，Si=f(S,i)=S-2。

与此同时，随着时间流逝，内容分片的热度会自然降低。此时所有分值都要乘以冷却公式，即：

图2为本发明CDN中的内容置换方法另一个实施例的流程图。如图2所示，该实施例CDN中的内容置换方法包括：

210，当前节点接收内容管理系统发送的内容注入指令，在指定地址获取内容并根据内容类型对获取到的内容进行分割，得到多个内容分片。

220，在当前节点中记录获取到的内容的相关信息，包括内容ID、编码方式、码率与分片索引信息，并在热度计分表中为每个内容分片建立唯一的索引和热度计分。

230，CDN中的当前节点接收用户终端发送的内容访问请求，该内容访问请求中包括用户请求访问的内容ID与分片索引。

其中，内容ID唯一标识CDN中的一个内容，分片索引用于索引内容中的一个内容分片。

240，当前节点根据内容ID与分片索引，查询用户请求访问的内容分片是否存储在该当前节点中。

若用户请求的内容分片存储在当前节点中，执行250的操作。否则，若用户请求访问的内容分片未存储在当前节点中，执行260的操作。

250，向用户终端发送用户请求访问的内容分片，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分。

其中的热度计分表包括各内容分片的索引与热度计分。

之后，执行270的操作。

260，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片并发送给用户终端，在热度计分表中为用户请求的内容分片建立索引与热度计分，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分。

270，当前节点对本地存储的所有内容分片的热度计分进行排序。

该270的操作可以按照预设周期，周期性执行。

280，将热度计分未进入前N名的内容分片从当前节点删除。

其中，N为当前节点支持存储（即：可以存储）的最大内容分片数量。

290，查询热度计分在前N名范围内的内容分片是否均存储于当前节点中。

若有热度计分在前N名范围内的内容分片未存储于当前节点中，针对热度计分在前N名范围内却未存储于当前节点中的内容分片，执行300的操作。否则，不执行本实施例的后续流程。

300，从上级节点拉取该热度计分在前N名范围内却未存储于当前节点中的内容分片存储在当前节点中。

图3为本发明CDN中的内容置换装置一个实施例的结构示意图。该实施例的内容置换装置可用于实现本发明上述各内容置换方法实施例。如图3所示，其包括内容管理单元、计分表管理单元、接收单元、查询单元与业务处理单元。其中：

内容管理单元，用于存储内容的相关信息与内容中的各内容分片，其中，内容的相关信息包括内容ID、编码方式、码率与分片索引信息。

计分表管理单元，用于存储并管理热度计分表，该热度计分表包括各内容分片的索引与热度计分。

接收单元，用于接收用户终端发送的内容访问请求，该内容访问请求中包括用户请求访问的内容ID与分片索引，其中的内容ID唯一标识CDN中的一个内容，分片索引用于索引内容中的一个内容分片。

查询单元，用于根据内容ID与分片索引，查询用户请求访问的内容分片是否存储在内容管理单元中。

业务处理单元，用于根据查询单元的查询结果，若用户请求的内容分片存储在内容管理单元中，从内容管理单元获取用户请求的内容分片并向用户终端发送用户请求访问的内容分片，并指示计分表管理单元更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分；否则，若用户请求访问的内容分片未存储在当前节点中，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片并发送给用户终端，并指示计分表管理单元在热度计分表中为用户请求的内容分片建立索引与热度计分，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分。

本发明上述实施例提供的内容分发网络中的内容置换系统，CDN中的当前节点接收用户终端发送的内容访问请求后，查询用户请求访问的内容分片是否存储在该当前节点中；若用户请求的内容分片存储在当前节点中，向用户终端发送用户请求访问的内容分片，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分；否则，若用户请求访问的内容分片未存储在当前节点中，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片并发送给用户终端，在热度计分表中为用户请求的内容分片建立索引与热度计分，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分。本发明实施例在基于用户访问频率的内容置换算法与基于分片的内容置换算法的基础上实现，在CDN中根据用户访问行为触发内容置换，可以通过降低内容置换率减少带宽压力，并使现存内容最大可能满足用户需求，从而节省存储和带宽资源。

在本发明CDN中的内容置换装置的另一个实施例中，业务处理单元还可以用于在向上级节点拉取用户请求访问的内容分片之后，将用户请求访问的内容分片存储在内容管理单元中。

再参见图3，在本发明CDN中的内容置换装置的又一个实施例中，还可以包括内容注入单元，用于接收内容管理系统发送的内容注入指令，在指定地址获取内容并根据内容类型对获取到的内容进行分割，得到多个内容分片；并在内容管理单元中记录获取到的内容的相关信息，包括内容ID、编码方式、码率与分片索引信息，并在热度计分表中为每个内容分片建立唯一的索引和热度计分。

在本发明CDN中的内容置换装置的再一个实施例中，业务处理单元还可以用于根据各内容分片的使用情况，指示计分表管理单元更新相应内容分片在热度计分表中的热度计分，内容分片的使用情况包括内容分片的访问频率与使用时间。

在一个具体实施例中，业务处理单元根据各容分片的访问频率指示计分表管理单元更新内容分片在热度计分表中的热度计分时，具体可以分别以内容中的每个内容分片作为当前内容分片；在同一内容中当前内容分片的后一内容分片被访问时，指示计分表管理单元减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分；和/或，在若当前内容分片在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问时，指示计分表管理单元减小当前内容分片及同一内容中当前内容分片后面各内容分片在热度计分表中的热度计分。

示例性地，预先设置各内容分片的热度计分的初始值S＝1。业务处理单元具可以体在内容分片i被访问时，通过公式Si=f(S,i)=S+2计算当前内容分片i在热度计分表中的热度计分，并指示计分表管理单元将当前内容分片i在热度计分表中的热度计分更新为Si；和/或，具体在同一内容中当前内容分片i的后一内容分片j被访问时，通过公式Si=f(S,i)=S-1和Sj=f(S,j)=S+1，分别计算当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分Si与Sj，并指示计分表管理单元将当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分分别更新为Si与Sj；和/或，具体当前内容分片i在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问时，则通过公式Si=f(S,i)=S-2和计Sj=f(S,j)=S-2，分别计算当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分Si与Sj，并指示计分表管理单元将当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分分别减小为Si与Sj。其中，i为当前内容分片的索引，j为同一内容中当前内容分片i的后一内容分片的索引，在时间戳位置上j>i，i、j均为大于0的整数。

示例性地，业务处理单元根据各内容分片的使用时间，指示计分表管理单元更新内容分片在热度计分表中的热度计分时，具体可以分别以内容中的每个内容分片作为当前内容分片；随着当前内容分片距离被首次访问时间或被存储在当前节点的时间的增加，指示计分表管理单元减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分。

例如，业务处理单元具体可以通过公式指示计分表管理单元将当前内容分片i在热度计分表中的热度计分减小为Si。

其中，各内容分片的热度计分的初始值S＝1，i为当前内容分片的索引，i为大于0的整数；t₀为当前内容分片i被首次访问时间或被首次存储在当前节点的时间，t为热度计分按日更新的当前日期时间，α为冷却因子，用于调整冷却速度，采用预设取值；e为自然对数，因-α(t₀-t)为正数，

再参见图3，在本发明CDN中的内容置换装置的又一个实施例中，还可以包括内容置换单元，用于根据局热度计分表，对内容管理单元存储的所有内容分片的热度计分进行排序；将热度计分未进入前N名的内容分片从当前节点删除；查询热度计分在前N名范围内的内容分片是否均存储于当前节点中；若有热度计分在前N名范围内的内容分片未存储于内容管理单元中，从上级节点拉取该热度计分在前N名范围内却未存储于内容管理单元中的内容分片存储在内容管理单元中。其中，N为当前节点支持存储的最大内容分片数量。

本发明实施例提供的一种节点，位于CDN中，其可以包括本发明上述图3所示任一实施例CDN中的内容置换系统。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统、节点实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

可能以许多方式来实现本发明的方法、系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (19)

1.一种内容分发网络中的内容置换方法，其特征在于，包括：

内容分发网络CDN中的当前节点接收用户终端发送的内容访问请求，该内容访问请求中包括用户请求访问的内容标识ID与分片索引，所述内容ID唯一标识CDN中的一个内容，所述分片索引用于索引内容中的一个内容分片；

当前节点根据所述内容ID与分片索引，查询用户请求访问的内容分片是否存储在该当前节点中；

若用户请求的内容分片存储在当前节点中，向用户终端发送用户请求访问的内容分片，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分，所述热度计分表包括各内容分片的索引与热度计分；

否则，若用户请求访问的内容分片未存储在当前节点中，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片并发送给用户终端，在热度计分表中为用户请求的内容分片建立索引与热度计分，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片之后，还包括：

将用户请求访问的内容分片存储在当前节点中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当前节点接收内容管理系统发送的内容注入指令，在指定地址获取内容并根据内容类型对获取到的内容进行分割，得到多个内容分片；

在当前节点中记录获取到的内容的相关信息，包括内容ID、编码方式、码率与分片索引信息，并在热度计分表中为每个内容分片建立唯一的索引和热度计分。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：

当前节点根据各内容分片的使用情况更新相应内容分片在热度计分表中的热度计分，所述内容分片的使用情况包括内容分片的访问频率与使用时间。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据各容分片的访问频率更新内容分片在热度计分表中的热度计分包括：

分别以内容中的每个内容分片作为当前内容分片；

同一内容中当前内容分片的后一内容分片被访问时，减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分；和/或

若当前内容分片在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问，减小当前内容分片及同一内容中当前内容分片后面各内容分片在热度计分表中的热度计分。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，预先设置各内容分

片的热度计分的初始值S＝1；

所述更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分包括：内容分片i被访问时，通过公式Si=f(S,i)=S+2计算当前内容分片i在热度计分表中的热度计分，并将当前内容分片i在热度计分表中的热度计分更新为Si；

所述同一内容中当前内容分片的后一内容分片被访问时，减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分，具体包括：

所述同一内容中当前内容分片i的后一内容分片j被访问时，通过公式Si=f(S,i)=S-1和Sj=f(S,j)=S+1，分别计算当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分Si与Sj，并将当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分分别更新为Si与Sj；

所述若当前内容分片在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问，减小当前内容分片及同一内容中当前内容分片后面各内容分片在热度计分表中的热度计分，具体包括：

所述当前内容分片i在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问，则通过公式Si=f(S,i)=S-2和计Sj=f(S,j)=S-2，分别计算当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分Si与Sj，并将当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分分别减小为Si与Sj；

其中，i为当前内容分片的索引，j为同一内容中当前内容分片i的后一内容分片的索引，在时间戳位置上j>i，i、j均为大于0的整数。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据各内容分片的使用时间更新内容分片在热度计分表中的热度计分包括：

分别以内容中的每个内容分片作为当前内容分片；

随着当前内容分片距离被首次访问时间或被存储在当前节点的时间的增加，减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述随着当前内容分片距离被首次访问时间或被首次存储在当前节点的时间的增加，减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分包括：

通过公式将当前内容分片i在热度计分表中的热度计分减小为Si；

其中，各内容分片的热度计分的初始值S＝1，i为当前内容分片的索引，i为大于0的整数；t₀为当前内容分片i被首次访问时间或被首次存储在当前节点的时间，t为热度计分按日更新的当前日期时间，α为冷却因子，用于调整冷却速度，采用预设取值；e为自然对数，因-α(t₀-t)为正数，

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

当前节点对本地存储的所有内容分片的热度计分进行排序；

将热度计分未进入前N名的内容分片从当前节点删除；

查询热度计分在前N名范围内的内容分片是否均存储于当前节点中；

若有热度计分在前N名范围内的内容分片未存储于当前节点中，从上级节点拉取该热度计分在前N名范围内却未存储于当前节点中的内容分片存储在当前节点中；

其中，N为当前节点支持存储的最大内容分片数量。

10.一种内容分发网络中的内容置换系统，其特征在于，包括：

内容管理单元，用于存储内容的相关信息与内容中的各内容分片，其中，内容的相关信息包括内容ID、编码方式、码率与分片索引信息；

计分表管理单元，用于存储并管理热度计分表，所述热度计分表包括各内容分片的索引与热度计分；

接收单元，用于接收用户终端发送的内容访问请求，该内容访问请求中包括用户请求访问的内容ID与分片索引，所述内容ID唯一标识CDN中的一个内容，所述分片索引用于索引内容中的一个内容分片；

查询单元，用于根据所述内容ID与分片索引，查询用户请求访问的内容分片是否存储在所述内容管理单元中；

业务处理单元，用于根据查询单元的查询结果，若用户请求的内容分片存储在内容管理单元中，从所述内容管理单元获取用户请求访问的内容分片并发送给用户终端，并指示计分表管理单元更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分；否则，若用户请求访问的内容分片未存储在内容管理单元中，向上级节点拉取用户请求访问的内容分片并发送给用户终端，并指示计分表管理单元在热度计分表中为用户请求的内容分片建立索引与热度计分，并更新用户请求访问的内容分片在热度计分表中的热度计分。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述业务处理单元，还用于在向上级节点拉取用户请求访问的内容分片之后，将用户请求访问的内容分片存储在内容管理单元中。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括：

内容注入单元，用于接收内容管理系统发送的内容注入指令，在指定地址获取内容并根据内容类型对获取到的内容进行分割，得到多个内容分片；并在内容管理单元中记录获取到的内容的相关信息，包括内容ID、编码方式、码率与分片索引信息，并在热度计分表中为每个内容分片建立唯一的索引和热度计分。

13.根据权利要求10至12任意一项所述的系统，其特征在于，所述业务处理单元，还用于根据各内容分片的使用情况，指示计分表管理单元更新相应内容分片在热度计分表中的热度计分，所述内容分片的使用情况包括内容分片的访问频率与使用时间。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述业务处理单元根据各容分片的访问频率指示计分表管理单元更新内容分片在热度计分表中的热度计分时，具体分别以内容中的每个内容分片作为当前内容分片；在同一内容中当前内容分片的后一内容分片被访问时，指示计分表管理单元减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分；和/或，在若当前内容分片在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问时，指示计分表管理单元减小当前内容分片及同一内容中当前内容分片后面各内容分片在热度计分表中的热度计分。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，预先设置各内容

分片的热度计分的初始值S＝1；

所述业务处理单元，具体在内容分片i被访问时，通过公式Si=f(S,i)=S+2计算当前内容分片i在热度计分表中的热度计分，并指示计分表管理单元将当前内容分片i在热度计分表中的热度计分更新为Si；

所述业务处理单元，具体在所述同一内容中当前内容分片i的后一内容分片j被访问时，通过公式Si=f(S,i)=S-1和Sj=f(S,j)=S+1，分别计算当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分Si与Sj，并指示计分表管理单元将当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分分别更新为Si与Sj；

所述业务处理单元，具体所述当前内容分片i在用户访问的过程中未播放完毕即被停止访问时，则通过公式Si=f(S,i)=S-2和计Sj=f(S,j)=S-2，分别计算当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分Si与Sj，并指示计分表管理单元将当前内容分片i与当前内容分片j在热度计分表中的热度计分分别减小为Si与Sj；

其中，i为当前内容分片的索引，j为同一内容中当前内容分片i的后一内容分片的索引，在时间戳位置上j>i，i、j均为大于0的整数。

16.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述业务处理单元根据各内容分片的使用时间，指示计分表管理单元更新内容分片在热度计分表中的热度计分时，具体分别以内容中的每个内容分片作为当前内容分片；随着当前内容分片距离被首次访问时间或被存储在当前节点的时间的增加，指示计分表管理单元减小当前内容分片在热度计分表中的热度计分。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述业务处理单元，具体通过公式指示计分表管理单元将当前内容分片i在热度计分表中的热度计分减小为Si；

其中，各内容分片的热度计分的初始值S＝1，i为当前内容分片的索引，i为大于0的整数；t₀为当前内容分片i被首次访问时间或被首次存储在当前节点的时间，t为热度计分按日更新的当前日期时间，α为冷却因子，用于调整冷却速度，采用预设取值；e为自然对数，因-α(t₀-t)为正数，

18.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括：

内容置换单元，用于根据局所述热度计分表，对内容管理单元存储的所有内容分片的热度计分进行排序；将热度计分未进入前N名的内容分片从当前节点删除；查询热度计分在前N名范围内的内容分片是否均存储于当前节点中；若有热度计分在前N名范围内的内容分片未存储于当前节点中，从上级节点拉取该热度计分在前N名范围内却未存储于当前节点中的内容分片存储在当前节点中；

其中，N为当前节点支持存储的最大内容分片数量。

19.一种节点，位于CDN中，其特征在于，包括权利要求10至18任意一项所述的内容分发网络中的内容置换系统。