CN105210340B - 缓存判决方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种缓存判决方法和装置，该方法包括：第一节点接收到包含有第一内容前缀名的请求包之后，在第一节点的节点内容缓存中查找到请求包请求的内容时，将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到第一数据包里，返回第一数据包，返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点，未查找到请求包请求的内容时，在第一节点的PIT中查找第一内容前缀名，查找到第一内容前缀名时和未查找到第一内容前缀名时分别做不同的转发处理。本发明实施例提供的缓存方法和装置，提高了节点内容的缓存利用率和系统的性能。
Description
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种缓存判决方法和装置。
背景技术
随着未来互联网体系架构的研究进展，一些革新性的网络架构纷纷涌现，这些网络体系架构的核心思想是以内容为中心，打破了以通信端(主机)为中心的传统IP通信方式，被统称为信息中心网络(Information-CentricNetworking，以下简称：ICN)。在众多的ICN中，内容中心网络(Content-Centric Networking，以下简称：CCN)和命名数据网络(Name Data Networking，以下简称：NDN)是目前最受关注的体系结构，CCN是一个基于内容的通信架构，每个节点都有一定的存储功能，缓存单元是内容块。缓存判决方法是CCN的研究热点之一，它定义了CCN节点是否需要缓存当前新获取内容的规则。CCN节点不是缓存整个对象，而是以数据块(chunk)为单位进行数据缓存，每一个chunk都可以明确地被用户识别。因为网络中的每一个CCN节点都可以作为CCN缓存，在CCN中，用户会对所请求的内容发送兴趣包，当兴趣包在网络中某一个节点的缓存里找到请求内容后，内容将作为响应沿着兴趣包传播的路径原路返回，此时称为请求在节点缓存命中。合理的缓存判决方法，有利于提高CCN的性能，让用户可以就近获取数据，减少数据获取时延。
Betw策略是现有的一种判定内容是否被节点缓存的判决方法，对于不同的网络拓扑，为了能够取得较高的网内节点缓存命中率，并减少内容传输的平均跳数，Betw策略选择节点介数作为度量，内容在返回时选择兴趣包请求路径上最重要的(即节点介数最大)节点缓存，其它节点不再缓存。
但是按照上述缓存策略，在重要节点上同一个内容被请求的次数会很多，节点越重要，到达的请求越多，需要缓存的内容也越多，因此节点负载也会越大，在实际网络中，由于节点缓存量远小于内容总量，因此在内容总量超出节点缓存量时，就会导致缓存中的内容更替频繁，新缓存的内容，即使具有很高的流行度，也具有较大可能性被快速替换掉，致使后续请求无法充分利用前期缓存，缓存利用率很低。
发明内容
本发明实施例提供一种缓存判决方法和装置，可实现在取得较高的网内节点缓存命中率，并减少内容传输的平均跳数的同时，降低内容源服务器的负载，提高节点内容的缓存利用率。
第一方面，本发明实施例提供一种缓存判决装置，包括：
接收器，用于接收包含有第一内容前缀名的请求包；
处理器，用于在所述接收器接收到所述请求包之后，在所述第一节点的节点内容缓存中查找所述请求包请求的内容；
所述处理器还用于：
在查找到所述请求包请求的内容时，进行如下处理：
根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量；
将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到第一数据包里，返回所述第一数据包，所述返回路径上要缓存的节点是所述节点度量最大的节点，所述跳数标签为所述请求包到所述第一节点的跳数与所述请求包到节点度量最大的节点的跳数之差；
在未查找到所述请求包请求的内容时，进行如下处理：
在所述第一节点的队列兴趣表PIT中查找所述第一内容前缀名；
查找到所述第一内容前缀名时，根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量；
将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签以及所述第一节点的标识添加到第二数据包里，返回所述第二数据包，所述返回路径上要缓存的节点是所述节点度量最大的节点；
未查找到所述第一内容前缀名时，在所述第一节点的PIT中添加所述第一内容前缀名；
将所述第一节点的节点介数和所述第一节点的缓存替换率添加到所述请求包的包头里，得到第二请求包，并按照FIB将所述第二请求包转发到下一个节点。
在第一方面的第一种可能的实施方式中，所述处理器还用于：
实时计算节点缓存替换率Replace(v)并存储在所述第一节点上，计算公式为：
其中，m为单位时间内所述第一节点被替换的内容个数，为单位时间内所述第一节点被替换的内容的总的大小，C(v)是所述第一节点的缓存大小。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式中，在第一方面的第二种可能的实施方式中，所述处理器还用于：
在所述接收器接收到包含有第一内容前缀名的请求包之前，存储所述第一节点的节点介数，所述节点介数的计算公式如下：
其中，B(V)为节点介数，σst是节点s到节点t的所有最短路径数，σst(v)是经过节点v的最短路径数。
结合第一方面的第二种可能的实施方式中，在第一方面的第三种可能的实施方式中，所述处理器根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量，具体包括：
读取所述请求包包头中记录的节点介数序列{B(vi)}和缓存替换率序列{Replace(vi)}，vi∈L；
将路径L上节点介数序列B(vi)归一化，公式如下：
将路径L上节点缓存替换率序列Replace(vi)归一化，公式如下：
计算节点度量M(v)，公式如下：
第二方面，本发明实施例提供一种缓存判决装置，包括：
接收器，用于接收数据包；
处理器，用于在所述接收器接收到所述数据包之后，在所述第二节点的队列兴趣表PIT中查找所述数据包的内容前缀名；
所述处理器还用于：
在查找到所述数据包的内容前缀名时，进行如下处理：
取出所述数据包中记录的节点介数和跳数标签，若所述跳数标签为0且所述第二节点的节点介数等于所述数据包中记录的节点介数，则将所述数据包缓存到所述第二节点的节点内容缓存中，并将所述数据包转发到所述PIT记录的接口；
若所述跳数标签不为0，则将所述跳数标签的值减一，并直接将所述数据包转发到所述PIT记录的接口。
在第二方面的第一种可能的实施方式中，所述处理器还用于：
将所述数据包转发到所述PIT记录的接口之后，若所述PIT记录的接口是请求包到达的初始接口，则从所述初始接口直接转发所述数据包；否则，
用所述PIT记录的节点介数和跳数标签替换所述数据包中记录的节点介数和跳数标签，从所述初始接口转发所述数据包。
第三方面，本发明实施例提供一种缓存判决装置，包括：
接收模块，用于接收包含有第一内容前缀名的请求包；
查找模块，用于在所述接收模块接收到所述请求包之后，在所述第一节点的节点内容缓存中查找所述请求包请求的内容；
处理模块，用于在所述查找模块查找到所述请求包请求的内容时，进行如下处理：
根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量；
将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到第一数据包里，返回所述第一数据包，所述返回路径上要缓存的节点是所述节点度量最大的节点，所述跳数标签为所述请求包到所述第一节点的跳数与所述请求包到节点度量最大的节点的跳数之差；
在所述查找模块未查找到所述请求包请求的内容时，所述查找模块还用于：
在所述第一节点的队列兴趣表PIT中查找所述第一内容前缀名；
所述查找模块查找到所述第一内容前缀名时，所述处理模块进行如下处理：
根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量；
将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签以及所述第一节点的标识添加到第二数据包里，返回所述第二数据包，所述返回路径上要缓存的节点是所述节点度量最大的节点；
所述查找模块未查找到所述第一内容前缀名时，所述处理模块还用于：
在所述第一节点的PIT中添加所述第一内容前缀名；
将所述第一节点的节点介数和所述第一节点的缓存替换率添加到所述请求包的包头里，得到第二请求包，并按照FIB将所述第二请求包转发到下一个节点。
在第三方面的第一种可能的实施方式中，所述处理模块还用于：
实时计算节点缓存替换率Replace(v)并存储在所述第一节点上，计算公式为：
其中，m为单位时间内所述第一节点被替换的内容个数，为单位时间内所述第一节点被替换的内容的总的大小，C(v)是所述第一节点的缓存大小。
结合第三方面或第三方面的第一种可能的实施方式中，在第三方面的第二种可能的实施方式中，所述接收模块接收到包含有第一内容前缀名的请求包之前，所述处理模块还用于：
存储所述第一节点的节点介数，所述节点介数的计算公式如下：
其中，B(V)为节点介数，σst是节点s到节点t的所有最短路径数，σst(v)是经过节点v的最短路径数。
结合第三方面的第二种可能的实施方式，在第三方面的第三种可能的实施方式中，所述处理模块根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量，具体包括：
读取所述请求包包头中记录的节点介数序列{B(vi)}和缓存替换率序列{Replace(vi)}，vi∈L；
将路径L上节点介数序列B(vi)归一化，公式如下：
将路径L上节点缓存替换率序列Replace(vi)归一化，公式如下：
计算节点度量M(v)，公式如下：
第四方面，本发明实施例提供一种缓存判决装置，包括：
接收模块，用于接收数据包；
查找模块，用于在所述接收模块接收到所述数据包之后，在所述第二节点的队列兴趣表PIT中查找所述数据包的内容前缀名；
处理模块，用于在所述查找模块查找到所述数据包的内容前缀名时，进行如下处理：
取出所述数据包中记录的节点介数和跳数标签，若所述跳数标签为0且所述第二节点的节点介数等于所述数据包中记录的节点介数，则将所述数据包缓存到所述第二节点的节点内容缓存中，并将所述数据包转发到所述PIT记录的接口；
若所述跳数标签不为0，则将所述跳数标签的值减一，并直接将所述数据包转发到所述PIT记录的接口。
在第四方面的第一种可能的实施方式中，所述处理模块还用于：
将所述数据包转发到所述PIT记录的接口之后，若所述PIT记录的接口是请求包到达的初始接口，则从所述初始接口直接转发所述数据包；否则，
用所述PIT记录的节点介数和跳数标签替换所述数据包中记录的节点介数和跳数标签，从所述初始接口转发所述数据包。
第五方面，本发明实施例提供一种缓存判决方法，包括：
第一节点接收到包含有第一内容前缀名的请求包之后，在所述第一节点的节点内容缓存中查找所述请求包请求的内容；
所述第一节点查找到所述请求包请求的内容时，执行如下步骤：
根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量；
将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到第一数据包里，返回所述第一数据包，所述返回路径上要缓存的节点是所述节点度量最大的节点，所述跳数标签为所述请求包到所述第一节点的跳数与所述请求包到节点度量最大的节点的跳数之差；
所述第一节点未查找到所述请求包请求的内容时，执行如下步骤：
所述第一节点在所述第一节点的队列兴趣表PIT中查找所述第一内容前缀名；
所述第一节点查找到所述第一内容前缀名时，根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量；
将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签以及所述第一节点的标识添加到第二数据包里，返回所述第二数据包，所述返回路径上要缓存的节点是所述节点度量最大的节点；
所述第一节点未查找到所述第一内容前缀名时，在所述第一节点的PIT中添加所述第一内容前缀名；
将所述第一节点的节点介数和所述第一节点的缓存替换率添加到所述请求包的包头里，得到第二请求包，并按照FIB将所述第二请求包转发到下一个节点。
在第五方面的第一种可能的实施方式中，还包括：
所述第一节点实时计算节点缓存替换率Replace(v)并存储在所述第一节点上，计算公式为：
其中，m为单位时间内所述第一节点被替换的内容个数，为单位时间内所述第一节点被替换的内容的总的大小，C(v)是所述第一节点的缓存大小。
结合第五方面或第五方面的第一种可能的实施方式中，在第五方面的第二种可能的实施方式中，所述第一节点接收到包含有第一内容前缀名的请求包之前，还包括：
存储所述第一节点的节点介数，所述节点介数的计算公式如下：
其中，B(V)为节点介数，σst是节点s到节点t的所有最短路径数，σst(v)是经过节点v的最短路径数。
结合第五方面的第二种可能的实施方式中，在第五方面的第三种可能的实施方式中，所述根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量，包括：
读取所述请求包包头中记录的节点介数序列{B(vi)}和缓存替换率序列{Replace(vi)}，vi∈L；
将路径L上节点介数序列B(vi)归一化，公式如下：
将路径L上节点缓存替换率序列Replace(vi)归一化，公式如下：
计算节点度量M(v)，公式如下：
第六方面，本发明实施例提供一种缓存判决方法，包括：
第二节点接收数据包之后，在所述第二节点的队列兴趣表PIT中查找所述数据包的内容前缀名；
所述第二节点查找到所述数据包的内容前缀名时，执行如下步骤：
取出所述数据包中记录的节点介数和跳数标签，若所述跳数标签为0且所述第二节点的节点介数等于所述数据包中记录的节点介数，则将所述数据包缓存到所述第二节点的节点内容缓存中，并将所述数据包转发到所述PIT记录的接口；
若所述跳数标签不为0，则将所述跳数标签的值减一，并直接将所述数据包转发到所述PIT记录的接口。
在第六方面的第一种可能的实施方式中，所述将所述数据包转发到所述PIT记录的接口之后，还包括：
若所述PIT记录的接口是请求包到达的初始接口，则从所述初始接口直接转发所述数据包；否则，
用所述PIT记录的节点介数和跳数标签替换所述数据包中记录的节点介数和跳数标签，从所述初始接口转发所述数据包。
本发明实施例提供的缓存判决方法和装置，通过将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到数据包并返回数据包，返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点。由于返回的数据包的包头里都添加了返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签，因此在数据包返回的路径上，接收到返回的数据包的节点通过查看数据包包头里的节点介数和跳数标签，来判决是否缓存数据包的内容，使得返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点。因此，可实现可在取得较高的网内节点缓存命中率，并减少内容传输的平均跳数的同时，保证内容尽量缓存在相对重要的节点上，又能通过节点的内容替换率来调控重要节点内容的缓存，提高节点内容的缓存利用率和系统的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明缓存判决装置实施例一的结构示意图；
图2为本发明缓存判决装置实施例二的结构示意图；
图3为本发明缓存判决装置实施例三的结构示意图；
图4为本发明缓存判决装置实施例四的结构示意图；
图5为本发明缓存判决方法实施例一的流程图；
图6为本发明的缓存判决方法实施例二的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例针对现有的缓存策略中，缓存节点的选取考虑节点的重要性，容易导致重要节点的内容更替频繁，缓存利用率很低的问题，提出一种缓存判决方法及装置，引入节点的内容替换率及节点度量，用来作为判决请求内容在返回路径上如何缓存的判决参数，既考虑节点的重要性，又考虑节点缓存内容更替状况，从而可实现可在取得较高的网内节点缓存命中率，并减少内容传输的平均跳数的同时，保证内容尽量缓存在相对重要的节点上，又能通过节点的内容替换率来调控重要节点内容的缓存，提高节点内容的缓存利用率和系统的性能。下面详细说明本发明实施例提出的缓存判决装置。
本发明实施例中的缓存判决装置按照请求内容的路径分为两部分，一部分是请求包被发送到节点上，用于节点对请求包进行处理的装置，另一部分是请求包被返回时，用于节点对请求包的内容进行判决缓存的装置。
首先来说明请求包被发送到节点上，用于节点对请求包进行处理的装置，图1为本发明缓存判决装置实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例的装置可以包括：接收器11和处理器12，其中，接收器用于接收包含有第一内容前缀名的请求包。处理器12用于在接收器11接收到请求包之后，在第一节点的节点内容缓存中查找请求包请求的内容。处理器12还用于：
在查找到请求包请求的内容时，进行如下处理：
根据请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量，将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到第一数据包里，返回第一数据包，返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点，跳数标签为请求包到第一节点的跳数与请求包到节点度量最大的节点的跳数之差。例如跳数标签为D＝Hopmax-Hopk,Hopmax是请求包到节点度量最大的节点的跳数，Hopk是请求包到节点vk的跳数。
在未查找到请求包请求的内容时，进行如下处理：
在第一节点的队列兴趣表(Pending Interest Table，以下简称：PIT)中查找第一内容前缀名。
在查找到第一内容前缀名时，根据请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量。将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签以及第一节点的标识添加到第二数据包里，返回第二数据包，返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点。
其中，处理器12根据请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量，具体包括：
(1)读取请求包包头中记录的节点介数序列{B(vi)}和缓存替换率序列{Replace(vi)}，vi∈L；
(2)将路径L上节点介数序列B(vi)归一化，公式如下：
(3)将路径L上节点缓存替换率序列Replace(vi)归一化，公式如下：
(4)计算节点度量M(v)，公式如下：
未查找到第一内容前缀名时，在第一节点的PIT中添加第一内容前缀名，将第一节点的节点介数和第一节点的缓存替换率添加到请求包的包头里，得到第二请求包，并按照转发信息库(Forwarding Information base，简称：FIB)将第二请求包转发到下一个节点。FIB如表一所示：
表一
具体来说，处理器12还用于：
实时计算节点缓存替换率Replace(v)并存储在第一节点上，计算公式为：
其中，m为单位时间内第一节点被替换的内容个数，为单位时间内第一节点被替换的内容的总的大小，C(v)是第一节点的缓存大小。
进一步地，接收器接收到包含有第一内容前缀名的请求包之前，处理器12还用于：存储第一节点的节点介数，节点介数的计算公式如下：
其中，B(V)为节点介数，σst是节点s到节点t的所有最短路径数，σst(v)是经过节点v的最短路径数。具体地，第一节点存储第一节点的节点介数和缓存替换率时可以是将节点介数和缓存替换率的值组成二元组，直接添加到请求包的包头里。
本实施例提供的缓存判决装置，通过将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到数据包并返回数据包，返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点。由于返回的数据包的包头里都添加了返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签，因此在数据包返回的路径上，接收到返回的数据包的节点通过查看数据包包头里的节点介数和跳数标签，来判决是否缓存数据包的内容，使得返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点。因此，可实现可在取得较高的网内节点缓存命中率，并减少内容传输的平均跳数的同时，保证内容尽量缓存在相对重要的节点上，又能通过节点的内容替换率来调控重要节点内容的缓存，提高节点内容的缓存利用率和系统的性能。
接着来说明请求包被作为第一数据包或第二数据包返回时，用于节点对第一数据包或第二数据包的内容进行判决缓存的装置，图2为本发明缓存判决装置实施例二的结构示意图，如图2所示，本实施例的装置可以包括：接收器21和处理器22，其中，接收器21用于接收数据包。处理器22用于在接收器21接收到数据包之后，在第二节点的PIT中查找数据包的内容前缀名。处理器22还用于：
在查找到数据包的内容前缀名时，进行如下处理：
取出数据包中记录的节点介数和跳数标签，若跳数标签为0且第二节点的节点介数等于数据包中记录的节点介数，则将数据包缓存到第二节点的节点内容缓存中，并将数据包转发到PIT记录的接口；若跳数标签不为0，则将所述跳数标签的值减一，并直接将数据包转发到PIT记录的接口。
进一步地，处理器22还用于：将数据包转发到PIT记录的接口之后，若PIT记录的接口是请求包到达的初始接口，则从初始接口直接转发数据包；否则，用PIT记录的节点介数和跳数标签替换数据包中记录的节点介数和跳数标签，从初始接口转发数据包。
本实施例提供的缓存判决装置，通过接收器接收到返回的数据包之后，处理器在节点的PIT列表中查找数据包的内容前缀名，查找到数据包的内容前缀名时，处理器取出数据包中记录的节点介数和跳数标签，若跳数标签为0且第二节点的节点介数等于数据包中记录的节点介数，则将数据包缓存到第二节点的节点内容缓存中，并将数据包转发到PIT记录的接口；若跳数标签不为0，则将所述跳数标签的值减一，并直接将数据包转发到PIT记录的接口。使得返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点，因此，可实现可在取得较高的网内节点缓存命中率，并减少内容传输的平均跳数的同时，保证内容尽量缓存在相对重要的节点上，又能通过节点的内容替换率来调控重要节点内容的缓存，提高节点内容的缓存利用率和系统的性能。
图3为本发明缓存判决装置实施例三的结构示意图，如图3所示，本实施例的装置可以包括：接收模块31、查找模块32和处理模块33，其中，接收模块31用于接收包含有第一内容前缀名的请求包。查找模块32用于在接收模块31接收到请求包之后，在第一节点的节点内容缓存中查找请求包请求的内容。处理模块33用于在查找模块32查找到请求包请求的内容时，进行如下处理：
根据请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量，将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到第一数据包里，返回第一数据包，返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点，跳数标签为请求包到第一节点的跳数与请求包到节点度量最大的节点的跳数之差。例如跳数标签为D＝Hopmax-Hopk,Hopmax是请求包到节点度量最大的节点的跳数，Hopk是请求包到节点vk的跳数。
在查找模块32未查找到请求包请求的内容时，查找模块32还用于：在第一节点的队列兴趣表(Pending Interest Table，以下简称：PIT)中查找第一内容前缀名。
在查找模块32查找到第一内容前缀名时，处理模块33进行如下处理：
根据请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量。将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签以及第一节点的标识添加到第二数据包里，返回第二数据包，返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点。
其中，处理模块33根据请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量，具体包括：
(1)读取请求包包头中记录的节点介数序列{B(vi)}和缓存替换率序列{Replace(vi)}，vi∈L；
(2)将路径L上节点介数序列B(vi)归一化，公式如下：
(3)将路径L上节点缓存替换率序列Replace(vi)归一化，公式如下：
(4)计算节点度量M(v)，公式如下：
查找模块32未查找到第一内容前缀名时，处理模块33还用于：在第一节点的PIT中添加第一内容前缀名，将第一节点的节点介数和第一节点的缓存替换率添加到请求包的包头里，得到第二请求包，并按照转发信息库(Forwarding Information base，简称：FIB)将第二请求包转发到下一个节点。
具体来说，处理模块33还用于：
实时计算节点缓存替换率Replace(v)并存储在第一节点上计算公式为：
其中，m为单位时间内第一节点被替换的内容个数，为单位时间内第一节点被替换的内容的总的大小，C(v)是第一节点的缓存大小。
进一步地，接收模块11接收到包含有第一内容前缀名的请求包之前，处理模块13还用于：存储第一节点的节点介数，节点介数的计算公式如下：
其中，B(V)为节点介数，σst是节点s到节点t的所有最短路径数，σst(v)是经过节点v的最短路径数。具体地，第一节点存储第一节点的节点介数和缓存替换率时可以是将节点介数和缓存替换率的值组成二元组，直接添加到请求包的包头里。
本实施例提供的缓存判决装置，通过将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到数据包并返回数据包，返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点。由于返回的数据包的包头里都添加了返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签，因此在数据包返回的路径上，接收到返回的数据包的节点通过查看数据包包头里的节点介数和跳数标签，来判决是否缓存数据包的内容，使得返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点。因此，可实现可在取得较高的网内节点缓存命中率，并减少内容传输的平均跳数的同时，保证内容尽量缓存在相对重要的节点上，又能通过节点的内容替换率来调控重要节点内容的缓存，提高节点内容的缓存利用率和系统的性能。
图4为本发明缓存判决装置实施例四的结构示意图，如图4所示，本实施例的装置可以包括：接收模块41、查找模块42和处理模块43，其中，接收模块41用于接收数据包。查找模块42用于在接收模块41接收到数据包之后，在第二节点的PIT中查找数据包的内容前缀名。处理模块43用于在查找模块42查找到数据包的内容前缀名时，进行如下处理：
取出数据包中记录的节点介数和跳数标签，若跳数标签为0且第二节点的节点介数等于数据包中记录的节点介数，则将数据包缓存到第二节点的节点内容缓存中，并将数据包转发到PIT记录的接口；若跳数标签不为0，则将所述跳数标签的值减一，并直接将数据包转发到PIT记录的接口。
进一步地，处理模块43还用于：将数据包转发到PIT记录的接口之后，若PIT记录的接口是请求包到达的初始接口，则从初始接口直接转发数据包；否则，用PIT记录的节点介数和跳数标签替换数据包中记录的节点介数和跳数标签，从初始接口转发数据包。
本实施例提供的缓存判决装置，通过接收模块接收到返回的数据包之后，查找模块在节点的PIT列表中查找数据包的内容前缀名，查找到数据包的内容前缀名时，处理模块取出数据包中记录的节点介数和跳数标签，若跳数标签为0且第二节点的节点介数等于数据包中记录的节点介数，则将数据包缓存到第二节点的节点内容缓存中，并将数据包转发到PIT记录的接口；若跳数标签不为0，则将所述跳数标签的值减一，并直接将数据包转发到PIT记录的接口。使得返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点，因此，可实现可在取得较高的网内节点缓存命中率，并减少内容传输的平均跳数的同时，保证内容尽量缓存在相对重要的节点上，又能通过节点的内容替换率来调控重要节点内容的缓存，提高节点内容的缓存利用率和系统的性能。
下面详细说明本发明实施例提出的缓存判决方法，本发明实施例中的缓存判决方法按照请求内容的路径分为两部分，一部分是请求包被发送到节点上，节点对请求包进行处理的过程，另一部分是请求包被返回时，节点对请求包的内容进行判决缓存的过程。
首先来说明请求包被发送到节点上，节点对请求包进行处理的过程，图5为本发明缓存判决方法实施例一的流程图，如图5所示，本实施例的方法可以包括：
S101、第一节点接收到包含有第一内容前缀名的请求包之后，在第一节点的节点内容缓存中查找请求包请求的内容。其中，第一节点是指请求包被发送或转发路径上的节点。
第一节点查找到请求包请求的内容时，执行如下步骤：
S102a、根据请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量。
S102b、将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到第一数据包里，返回第一数据包，返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点，跳数标签为请求包到第一节点的跳数与请求包到节点度量最大的节点的跳数之差。
其中，第一节点要实时计算节点缓存替换率Replace(v)并存储在第一节点上，计算公式为：
其中，m为单位时间内第一节点被替换的内容个数，为单位时间内第一节点被替换的内容的总的大小，C(v)是第一节点的缓存大小。
第一节点接收到包含有第一内容前缀名的请求包之前，还包括：
存储第一节点的节点介数，节点介数的计算公式如下：
其中，B(V)为节点介数，σst是节点s到节点t的所有最短路径数，σst(v)是经过节点v的最短路径数。
第一节点未查找到请求包请求的内容时，执行如下步骤：
S102c、第一节点在第一节点的PIT中查找第一内容前缀名；
a、第一节点查找到第一内容前缀名时，根据请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量；
将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签以及第一节点的标识添加到第二数据包里，返回第二数据包，返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点；
b、第一节点未查找到第一内容前缀名时，在第一节点的PIT中添加第一内容前缀名；
将第一节点的节点介数和第一节点的缓存替换率添加到请求包的包头里，得到第二请求包，并按照FIB将第二请求包转发到下一个节点。
其中，根据请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量，具体为：
(1)读取请求包包头中记录的节点介数序列{B(vi)}和缓存替换率序列{Replace(vi)}，vi∈L；
(2)将路径L上节点介数序列B(vi)归一化，公式如下：
(3)将路径L上节点缓存替换率序列Replace(vi)归一化，公式如下：
(4)计算节点度量M(v)，公式如下：
本实施例提供的缓存判决方法，通过将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到数据包里并返回数据包，返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点。由于返回的数据包的包头里都添加了返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签，因此在数据包返回的路径上，接收到返回的数据包的节点通过查看数据包包头里的节点介数和跳数标签，来判决是否缓存数据包的内容，使得返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点。因此，可实现可在取得较高的网内节点缓存命中率，并减少内容传输的平均跳数的同时，保证内容尽量缓存在相对重要的节点上，又能通过节点的内容替换率来调控重要节点内容的缓存，提高节点内容的缓存利用率和系统的性能。
接着来说明请求包被作为第一数据包或第二数据包返回时，节点对第一数据包或第二数据包的内容进行判决缓存的过程，图6为本发明的缓存判决方法实施例二的流程图，如图6所示，本实施例的方法可以包括：
S201、第二节点接收数据包之后，在第二节点的PIT中查找数据包的内容前缀名。
第二节点查找到数据包的内容前缀名时，执行如下步骤：
S202、取出数据包中记录的节点介数和跳数标签。
S203a、若跳数标签为0且第二节点的节点介数等于数据包中记录的节点介数，则将数据包缓存到第二节点的节点内容缓存中，并将数据包转发到PIT记录的接口；
S203b、若跳数标签不为0，则将所述跳数标签的值减一，并直接将数据包转发到PIT记录的接口。
进一步地，将数据包转发到PIT记录的接口之后，还包括：
若PIT记录的接口是请求包到达的初始接口，则从初始接口直接转发数据包，否则，用PIT记录的节点介数和跳数标签替换数据包中记录的节点介数和跳数标签，从初始接口转发数据包。
本实施例提供的缓存判决方法，通过节点接收到返回的数据包之后，在节点的PIT列表中查找数据包的内容前缀名，查找到数据包的内容前缀名时，取出数据包中记录的节点介数和跳数标签，若跳数标签为0且第二节点的节点介数等于数据包中记录的节点介数，则将数据包缓存到第二节点的节点内容缓存中，并将数据包转发到PIT记录的接口；若跳数标签不为0，则将所述跳数标签的值减一，并直接将数据包转发到PIT记录的接口。使得返回路径上要缓存的节点是节点度量最大的节点，因此，可实现可在取得较高的网内节点缓存命中率，并减少内容传输的平均跳数的同时，保证内容尽量缓存在相对重要的节点上，又能通过节点的内容替换率来调控重要节点内容的缓存，提高节点内容的缓存利用率和系统的性能。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (18)
1.一种缓存判决装置，其特征在于，包括：
接收器，用于接收包含有第一内容前缀名的请求包；
处理器，用于在所述接收器接收到所述请求包之后，在第一节点的节点内容缓存中查找所述请求包请求的内容；
所述处理器还用于：
在查找到所述请求包请求的内容时，进行如下处理：
根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量；
将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到第一数据包里，返回所述第一数据包，所述返回路径上要缓存的节点是所述节点度量最大的节点，所述跳数标签为所述请求包到所述第一节点的跳数与所述请求包到节点度量最大的节点的跳数之差；
在未查找到所述请求包请求的内容时，进行如下处理：
在所述第一节点的队列兴趣表PIT中查找所述第一内容前缀名；
查找到所述第一内容前缀名时，根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量；
将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签以及所述第一节点的标识添加到第二数据包里，返回所述第二数据包，所述返回路径上要缓存的节点是所述节点度量最大的节点；
未查找到所述第一内容前缀名时，在所述第一节点的PIT中添加所述第一内容前缀名；
将所述第一节点的节点介数和所述第一节点的缓存替换率添加到所述请求包的包头里，得到第二请求包，并按照FIB将所述第二请求包转发到下一个节点。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于：
实时计算节点缓存替换率Replace(v)并存储在所述第一节点上，计算公式为：
其中，m为单位时间内所述第一节点被替换的内容个数，为单位时间内所述第一节点被替换的内容的总的大小，C(v)是所述第一节点的缓存大小。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于：
在所述接收器接收到包含有第一内容前缀名的请求包之前，存储所述第一节点的节点介数，所述节点介数的计算公式如下：
其中，B(V)为节点介数，σst是节点s到节点t的所有最短路径数，σst(v)是经过节点v的最短路径数。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理器根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量，具体包括：
读取所述请求包包头中记录的节点介数序列{B(vi)}和缓存替换率序列{Replace(vi)}，vi∈L；
将路径L上节点介数序列B(vi)归一化，公式如下：
其中，
将路径L上节点缓存替换率序列Replace(vi)归一化，公式如下：
计算节点度量M(v)，公式如下：
5.一种缓存判决装置，其特征在于，包括：
接收器，用于接收数据包；
处理器，用于在所述接收器接收到所述数据包之后，在第二节点的队列兴趣表PIT中查找所述数据包的内容前缀名；
所述处理器还用于：
在查找到所述数据包的内容前缀名时，进行如下处理：
取出所述数据包中记录的节点介数和跳数标签，若所述跳数标签为0且所述第二节点的节点介数等于所述数据包中记录的节点介数，则将所述数据包缓存到所述第二节点的节点内容缓存中，并将所述数据包转发到所述PIT记录的接口；
若所述跳数标签不为0，则将所述跳数标签的值减一，并直接将所述数据包转发到所述PIT记录的接口。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于：
将所述数据包转发到所述PIT记录的接口之后，若所述PIT记录的接口是请求包到达的初始接口，则从所述初始接口直接转发所述数据包；否则，
用所述PIT记录的节点介数和跳数标签替换所述数据包中记录的节点介数和跳数标签，从所述初始接口转发所述数据包。
7.一种缓存判决装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收包含有第一内容前缀名的请求包；
查找模块，用于在所述接收模块接收到所述请求包之后，在第一节点的节点内容缓存中查找所述请求包请求的内容；
处理模块，用于在所述查找模块查找到所述请求包请求的内容时，进行如下处理：
根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量；
将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到第一数据包里，返回所述第一数据包，所述返回路径上要缓存的节点是所述节点度量最大的节点，所述跳数标签为所述请求包到所述第一节点的跳数与所述请求包到节点度量最大的节点的跳数之差；
在所述查找模块未查找到所述请求包请求的内容时，所述查找模块还用于：
在所述第一节点的队列兴趣表PIT中查找所述第一内容前缀名；
所述查找模块查找到所述第一内容前缀名时，所述处理模块进行如下处理：
根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量；
将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签以及所述第一节点的标识添加到第二数据包里，返回所述第二数据包，所述返回路径上要缓存的节点是所述节点度量最大的节点；
所述查找模块未查找到所述第一内容前缀名时，所述处理模块还用于：
在所述第一节点的PIT中添加所述第一内容前缀名；
将所述第一节点的节点介数和所述第一节点的缓存替换率添加到所述请求包的包头里，得到第二请求包，并按照FIB将所述第二请求包转发到下一个节点。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理模块还用于：
实时计算节点缓存替换率Replace(v)并存储在所述第一节点上，计算公式为：
其中，m为单位时间内所述第一节点被替换的内容个数，为单位时间内所述第一节点被替换的内容的总的大小，C(v)是所述第一节点的缓存大小。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述接收模块接收到包含有第一内容前缀名的请求包之前，所述处理模块还用于：
存储所述第一节点的节点介数，所述节点介数的计算公式如下：
其中，B(V)为节点介数，σst是节点s到节点t的所有最短路径数，σst(v)是经过节点v的最短路径数。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理模块根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量，具体包括：
读取所述请求包包头中记录的节点介数序列{B(vi)}和缓存替换率序列{Replace(vi)}，vi∈L；
将路径L上节点介数序列B(vi)归一化，公式如下：
其中，
将路径L上节点缓存替换率序列Replace(vi)归一化，公式如下：
计算节点度量M(v)，公式如下：
11.一种缓存判决装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收数据包；
查找模块，用于在所述接收模块接收到所述数据包之后，在第二节点的队列兴趣表PIT中查找所述数据包的内容前缀名；
处理模块，用于在所述查找模块查找到所述数据包的内容前缀名时，进行如下处理：
取出所述数据包中记录的节点介数和跳数标签，若所述跳数标签为0且所述第二节点的节点介数等于所述数据包中记录的节点介数，则将所述数据包缓存到所述第二节点的节点内容缓存中，并将所述数据包转发到所述PIT记录的接口；
若所述跳数标签不为0，则将跳数标签的值减一，并直接将所述数据包转发到所述PIT记录的接口。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述处理模块还用于：
将所述数据包转发到所述PIT记录的接口之后，若所述PIT记录的接口是请求包到达的初始接口，则从所述初始接口直接转发所述数据包；否则，
用所述PIT记录的节点介数和跳数标签替换所述数据包中记录的节点介数和跳数标签，从所述初始接口转发所述数据包。
13.一种缓存判决方法，其特征在于，包括：
第一节点接收到包含有第一内容前缀名的请求包之后，在所述第一节点的节点内容缓存中查找所述请求包请求的内容；
所述第一节点查找到所述请求包请求的内容时，执行如下步骤：
根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量；
将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签添加到第一数据包里，返回所述第一数据包，所述返回路径上要缓存的节点是所述节点度量最大的节点，所述跳数标签为所述请求包到所述第一节点的跳数与所述请求包到节点度量最大的节点的跳数之差；
所述第一节点未查找到所述请求包请求的内容时，执行如下步骤：
所述第一节点在所述第一节点的队列兴趣表PIT中查找所述第一内容前缀名；
所述第一节点查找到所述第一内容前缀名时，根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量；
将返回路径上要缓存的节点的节点介数和跳数标签以及所述第一节点的标识添加到第二数据包里，返回所述第二数据包，所述返回路径上要缓存的节点是所述节点度量最大的节点；
所述第一节点未查找到所述第一内容前缀名时，在所述第一节点的PIT中添加所述第一内容前缀名；
将所述第一节点的节点介数和所述第一节点的缓存替换率添加到所述请求包的包头里，得到第二请求包，并按照FIB将所述第二请求包转发到下一个节点。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：
所述第一节点实时计算节点缓存替换率Replace(v)并存储在所述第一节点上，计算公式为：
其中，m为单位时间内所述第一节点被替换的内容个数，为单位时间内所述第一节点被替换的内容的总的大小，C(v)是所述第一节点的缓存大小。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述第一节点接收到包含有第一内容前缀名的请求包之前，还包括：
存储所述第一节点的节点介数，所述节点介数的计算公式如下：
其中，B(V)为节点介数，σst是节点s到节点t的所有最短路径数，σst(v)是经过节点v的最短路径数。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述根据所述请求包的包头中记录的节点介数序列和缓存替换率序列计算内容请求路径上节点的节点度量，包括：
读取所述请求包包头中记录的节点介数序列{B(vi)}和缓存替换率序列{Replace(vi)}，vi∈L；
将路径L上节点介数序列B(vi)归一化，公式如下：
其中，
将路径L上节点缓存替换率序列Replace(vi)归一化，公式如下：
计算节点度量M(v)，公式如下：
17.一种缓存判决方法，其特征在于，包括：
第二节点接收数据包之后，在所述第二节点的队列兴趣表PIT中查找所述数据包的内容前缀名；
所述第二节点查找到所述数据包的内容前缀名时，执行如下步骤：
取出所述数据包中记录的节点介数和跳数标签，若所述跳数标签为0且所述第二节点的节点介数等于所述数据包中记录的节点介数，则将所述数据包缓存到所述第二节点的节点内容缓存中，并将所述数据包转发到所述PIT记录的接口；
若所述跳数标签不为0，则将所述跳数标签的值减一，并直接将所述数据包转发到所述PIT记录的接口。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述将所述数据包转发到所述PIT记录的接口之后，还包括：
若所述PIT记录的接口是请求包到达的初始接口，则从所述初始接口直接转发所述数据包；否则，
用所述PIT记录的节点介数和跳数标签替换所述数据包中记录的节点介数和跳数标签，从所述初始接口转发所述数据包。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |