CN106776380A - 终端内容缓存替换方法及替换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种终端内容缓存替换方法及替换装置，其中，方法包括以下步骤：接收用户访问请求；判断缓存是否满足访问文件的缓存条件；如果是，则将访问文件写入缓存；如果否，则根据历史访问数据和文件关联信息得到缓存文件的用户兴趣度；根据缓存文件的用户兴趣度将用户兴趣度最低的缓存文件替换为访问文件。该缓存替换方法能够根据用户对不同文件特有的兴趣程度，计算出用户最不感兴趣，且替换代价最小的文件，从而能够把用户感兴趣的文件保留在缓存中，提高Cache命中率，优化用户体验。

Description

终端内容缓存替换方法及替换装置

技术领域

本发明涉及缓存技术领域，特别涉及一种终端内容缓存替换方法及替换装置。

背景技术

缓存(称作Cache)就是数据交换的缓冲区，当用户读取数据时，系统首先从缓存中查找相应数据，如果命中Cache，则直接返回给用户，如果没有命中，则再从内存中查找。由于缓存的速度比内存快得多，因此缓存能够使得响应速度获得大幅提升。然而，缓存的空间有限，当缓存已满且又有新的文件需要写入缓存时，必须选择某些文件进行替换。

相关技术中，常见的缓存替换方法有如下几种：1.先进先出(First in Firstout，FIFO)替换掉最先进入缓存的文件。也就是说，当缓存满的时候，把最先进入缓存的数据淘汰掉，虽然实现简单，但效果一般；2.最近最少使用(Least Recently Used，LRU)替换掉最近一段时间被请求次数最少的文件；3.最不经常使用(Least-Frequently-Used，LFU)替换掉历史以来访问次数最少的文件，易导致“缓存污染”；4.SIZE，替换掉size最大的文件；5.混合策略，综合考虑使用频率、下载带宽等等。

然而，相关技术中的缓存替换方法均没有考虑到不同用户对不同文件的兴趣喜欢程度，也没有考虑到用户在相关联文件之间的兴趣影响，易导致不同用户在使用同一种缓存替换方法时，存在不同的用户体验，致使Cache丢失了某些具有特殊访问兴趣用户的缓存文件，无法满足用户的使用要求，降低用户的使用体验。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种终端内容缓存替换方法，该方法可以提高Cache命中率，优化用户体验。

本发明的另一个目的在于提出一种终端内容缓存替换装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种终端内容缓存替换方法，包括以下步骤：接收用户访问请求；判断缓存是否满足访问文件的缓存条件；如果是，则将所述访问文件写入所述缓存；如果否，则根据历史访问数据和文件关联信息得到缓存文件的用户兴趣度；根据所述缓存文件的用户兴趣度将用户兴趣度最低的缓存文件替换为所述访问文件。

本发明实施例的终端内容缓存替换方法，根据用户历史访问统计、缓存文件之间的关联程度，以及新旧文件的替换代价，计算出当前缓存文件的效用函数值，选择用户兴趣度最低的文件首先进行替换，能够把用户感兴趣的文件保留在缓存中，提高Cache命中率，优化用户体验。

另外，根据本发明上述实施例的终端内容缓存替换方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据历史访问数据和文件关联信息得到缓存文件的用户兴趣度，进一步包括：根据所述历史访问数据得到每个缓存文件的兴趣值；根据所述文件关联信息获取所述每个缓存文件与其它缓存文件间的影响值；根据所述每个缓存文件的兴趣值和所述影响值确定所述每个缓存文件的用户兴趣度。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述每个缓存文件的用户兴趣度根据以下公式得到：

U(f_i)＝α×r(f_i)+β×c_i

其中，为α和β分别为所述兴趣值和所述关联程度的权重，f_i为所述兴趣值，c_i为所述影响值。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述缓存文件的用户兴趣度将用户兴趣度最低的缓存文件替换为所述访问文件，进一步包括：判断所述用户兴趣度最低的缓存文件的缓存空间和当前剩余缓存空间之和是否大于或等于所述访问文件的缓存空间；如果是，则将所述用户兴趣度最低的缓存文件替换为所述访问文件；如果否，则根据所述访问文件的缓存空间选择多个用户兴趣度低的缓存文件并替换为所述访问文件。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述判断是否满足缓存条件，进一步包括：判断是否命中Cache；如果命中，则直接从Cache读取该文件内容；如果未命中，则进一步判断当前剩余缓存空间是否满足所述访问文件的所需缓存空间。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种终端内容缓存替换装置，包括：接收模块，用于接收用户访问请求；判断模块，用于判断缓存是否满足访问文件的缓存条件；计算模块，用于根据历史访问数据和文件关联信息得到缓存文件的用户兴趣度；缓存模块，用于在满足所述缓存条件时，将所述访问文件写入所述缓存，否则根据所述缓存文件的用户兴趣度将用户兴趣度最低的缓存文件替换为所述访问文件。

本发明实施例的终端内容缓存替换装置，根据用户历史访问统计、缓存文件之间的关联程度，以及新旧文件的替换代价，计算出当前缓存文件的效用函数值，选择用户兴趣度最低的文件首先进行替换，能够把用户感兴趣的文件保留在缓存中，提高Cache命中率，优化用户体验。

另外，根据本发明上述实施例的终端内容缓存替换装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述计算模块具体用于：根据所述历史访问数据得到每个缓存文件的兴趣值；根据所述文件关联信息获取所述每个缓存文件与其它缓存文件间的影响值；根据所述每个缓存文件的兴趣值和所述与影响值确定所述每个缓存文件的用户兴趣度。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述每个缓存文件的用户兴趣度根据以下公式得到：

U(f_i)＝α×r(f_i)+β×c_i

其中，为α和β分别为所述兴趣值和所述关联程度的权重，f_i为所述兴趣值，c_i为所述影响值。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述缓存模块还用于：判断所述用户兴趣度最低的缓存文件的缓存空间和当前剩余缓存空间之和是否大于或等于所述访问文件的缓存空间；如果是，则将所述用户兴趣度最低的缓存文件替换为所述访问文件；如果否，则根据所述访问文件的缓存空间选择多个用户兴趣度低的缓存文件并替换为所述访问文件。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述判断模块还用于判断是否命中Cache，并且在判断命中时，直接从所述Cache读取该文件内容，以及在判断未命中所述Cache时，进一步判断当前剩余缓存空间是否满足所述访问文件的所需缓存空间。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的终端内容缓存替换方法的流程图；

图2为根据本发明一个具体实施例的终端内容缓存替换方法的流程图；

图3为根据本发明一个实施例的应用场景下缓存文件之间的关联的关系示意图；以及

图4为根据本发明一个实施例的终端内容缓存替换装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的终端内容缓存替换方法及替换装置，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的终端内容缓存替换方法。

图1是本发明一个实施例的终端内容缓存替换方法的流程图。

如图1所示，该终端内容缓存替换方法包括以下步骤：

在步骤S101中，接收用户访问请求。

可以理解的是，如图2所示，首先步骤0，初始化。设Cache中目前有缓存文件m个，Ω＝{f₁，…，f_m}。Cache总容量为C，m个缓存文件大小之和为S_Ω＝∑_i∈Ωs_i，其中s_i为文件f_i的大小。

在步骤S102中，判断缓存是否满足访问文件的缓存条件。

进一步地，在本发明的一个实施例中，判断是否满足缓存条件，进一步包括：判断是否命中Cache；如果命中，则直接从Cache读取该文件内容；如果未命中，则进一步判断当前剩余缓存空间是否满足访问文件的所需缓存空间。

也就是说，如图2所示，步骤1，当用户有新的访问请求，读取文件为f_new，检查是否命中Cache，如果命中，即f_new∈Ω，直接返回结果，如果没有命中，即转向步骤2。

其中，如图2所示，步骤2检查Cache，是否还有足够的缓存空间能够写入新的访问文件。

在步骤S103中，如果是，则将访问文件写入缓存。

在步骤S104中，如果否，则根据历史访问数据和文件关联信息得到缓存文件的用户兴趣度。

在步骤S105中，根据缓存文件的用户兴趣度将用户兴趣度最低的缓存文件替换为访问文件。

其中，在本发明的一个实施例中，根据历史访问数据和文件关联信息得到缓存文件的用户兴趣度，进一步包括：根据历史访问数据得到每个缓存文件的兴趣值；根据文件关联信息获取每个缓存文件与其它缓存文件间的影响值；根据每个缓存文件的兴趣值和影响值确定每个缓存文件的用户兴趣度。

进一步地，在本发明的一个实施例中，每个缓存文件的用户兴趣度根据以下公式得到：

U(f_i)＝α×r(f_i)+β×c_i

其中，为α和β分别为兴趣值和关联程度的权重，f_i为兴趣值，c_i为影响值。

进一步地，在本发明的一个实施例中，根据缓存文件的用户兴趣度将用户兴趣度最低的缓存文件替换为访问文件，进一步包括：判断用户兴趣度最低的缓存文件的缓存空间和当前剩余缓存空间之和是否大于或等于访问文件的缓存空间；如果是，则将用户兴趣度最低的缓存文件替换为访问文件；如果否，则根据访问文件的缓存空间选择多个用户兴趣度低的缓存文件并替换为访问文件。

具体地，如图2所示，步骤3计算缓存文件效用值，也就是用户兴趣度。其中，步骤3可以包括：

步骤3.1统计用户历史访问数据。根据用户最近N次的访问历史，计算该用户对每个文件f_i的兴趣值(即访问次数)r(f_i)，其中，

N＝r(f₁)+…+r(f_m)。

步骤3.2根据缓存中文件f_i与文件f_j之间的关联程度l_i，j，计算该文件对其他所有文件的影响程度：

步骤3.3根据步骤3.1中的兴趣值和步骤3.2中的文件关联关系，设定两者的权重分别为α和β计算缓存中文件f_i的效用值U(f_i)：

U(f_i)＝α×r(f_i)+β×c_i。

进一步地，步骤4，将缓存文件按照效用值进行排序，首先选择效用值最低的文件f_k，检查该文件的大小与Cache原本剩余空间大小之和是否大于新增文件大小。

步骤5在排序后的缓存文件中，按效用值从低到高的顺序累加多个文件ω＝{f_k，…，f_k-i}，直到这些文件的大小之和加上Cache原本剩余空间，大于新增文件大小为止。即：

s.t.C-S_Ω+S_ω≥s_new。

之后转向步骤6。步骤6，用新增访问文件f_new替换该缓存文件f_k或缓存文件组合ω。

综上而言，随着网络服务的多样化，各种网络应用的种类呈指数型增多，然而终端设备的缓存却受到限制，不能大幅提升，从而对终端设备的缓存替换机制提出了很高的要求，既要有限的缓存容量中及时为新增加的文件找到缓存空间，又要保证用户高频次访问的文件不被替换出去。本发明实施例针对终端用户的兴趣，在选择被替换掉的文件时，会根据用户的历史兴趣度，再综合考虑文件之间的关联程度，以及替换文件所带来的代价，进而选出最不频繁访问、又不影响其他文件、同时替换代价较低的缓存文件，从而保证了缓存替换后，用户访问速度再次得到提升。

举例而言，设Cache中目前有缓存文件4个，Ω＝{f₁，f₂，f₃，f₄}。Cache总容量为100，4个缓存文件大小分别为s₁＝10，s₂＝20，s₃＝30，s₄＝35，剩余容量为5。

此时，用户新增访问文件f_new，且s_new＝20，没有命中Cache，进入步骤2后检查剩余空间不足，则进入步骤3，分别计算4个缓存文件的用户兴趣度。

步骤3.1计算用户对文件的兴趣值。统计用户最近20次的访问历史，计算结果为：

R(f₁)＝3，R(f₂)＝4，R(f₃)＝5，R(f₄)＝8。

步骤3.2计算文件间的影响程度。

如图3所示，分别计算4个缓存文件对其他文件的影响程度：

c₁＝R(f₂)*l_1，2+R(f₃)*l_1，3+R(f₄)*l_1，4＝4*3+5*1+8*1＝25，c₂＝R(f₁)*l_1，2+R(f₃)*l_2，3+R(f₄)*l_2，4＝3*3+5*2+8*1＝27，c₃＝R(f₁)*l_1，3+R(f₂)*l_2，3+R(f₄)*l_3，4＝3*1+4*2+8*3＝35，c₄＝R(f₁)*l_1，4+R(f₂)*l_2，4+R(f₃)*l_3，4＝3*1+4*1+5*3＝22。

设α＝0.8，β＝0.2，计算缓存文件的最终效应值如表1所示。

表1

	si	R(fi)	ci	U(fi)
					f1	10	3	25	7.4
f2	20	4	27	8.6
					f3	30	5	35	11
f4	35	8	22	10.8

进入步骤4，将缓存文件按照用户兴趣度U(f_i)进行排序：f₁→f₂→f₄-→f₃，则首先选择f₁，但

C-S_Ω+s₁＝100-95+10＝15＜s_new＝20，

则进入步骤5，选取文件组合ω，将排序后的缓存文件按照用户兴趣度从低到高进行替换，找到满足s_new容量需求的ω＝{f₁，f₂}，使得

C-S_Ω+s_ω＝100-95+10+20＝35＞s_new＝20，

进入步骤6，用新增文件s_new替换原有缓存文件f₁和f₂。

根据本发明实施例的终端内容缓存替换方法，根据用户历史访问统计、缓存文件之间的关联程度，以及新旧文件的替换代价，计算出当前缓存文件的效用函数值，选择用户兴趣度最低的文件首先进行替换，能够把用户感兴趣的文件保留在缓存中，提高Cache命中率，优化用户体验。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的终端内容缓存替换装置。

图4是本发明一个实施例的终端内容缓存替换装置的结构示意图。

如图4所示，该终端内容缓存替换装置10包括：接收模块100、判断模块200、计算模块300和缓存模块400。

其中，接收模块100用于接收用户访问请求。判断模块200用于判断缓存是否满足访问文件的缓存条件。计算模块300用于根据历史访问数据和文件关联信息得到缓存文件的用户兴趣度。缓存模块400用于在满足缓存条件时，将访问文件写入缓存，否则根据缓存文件的用户兴趣度将用户兴趣度最低的缓存文件替换为访问文件。本发明实施例的终端内容缓存替换装置10能够根据用户对不同文件特有的兴趣程度，计算出用户最不感兴趣，且替换代价最小的文件，从而能够把用户感兴趣的文件保留在缓存中，提高Cache命中率，优化用户体验。

进一步地，在本发明的一个实施例中，计算模块300具体用于：根据历史访问数据得到每个缓存文件的兴趣值；根据文件关联信息获取每个缓存文件与其它缓存文件间的影响值；根据每个缓存文件的兴趣值和与影响值确定每个缓存文件的用户兴趣度。

进一步地，在本发明的一个实施例中，每个缓存文件的用户兴趣度根据以下公式得到：

U(f_i)＝α×r(f_i)+β×c_i

其中，为α和β分别为兴趣值和关联程度的权重，f_i为兴趣值，c_i为影响值。

进一步地，在本发明的一个实施例中，缓存模块400还用于：判断用户兴趣度最低的缓存文件的缓存空间和当前剩余缓存空间之和是否大于或等于访问文件的缓存空间；如果是，则将用户兴趣度最低的缓存文件替换为访问文件；如果否，则根据访问文件的缓存空间选择多个用户兴趣度低的缓存文件并替换为访问文件。

进一步地，在本发明的一个实施例中，判断模块200还用于判断是否命中Cache，并且在判断命中时，直接从Cache读取该文件内容，以及在判断未命中Cache时，进一步判断当前剩余缓存空间是否满足访问文件的所需缓存空间。

需要说明的是，前述对终端内容缓存替换方法实施例的解释说明也适用于该实施例的终端内容缓存替换装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例的终端内容缓存替换装置，根据用户历史访问统计、缓存文件之间的关联程度，以及新旧文件的替换代价，计算出当前缓存文件的效用函数值，选择用户兴趣度最低的文件首先进行替换，能够把用户感兴趣的文件保留在缓存中，提高Cache命中率，优化用户体验。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种终端内容缓存替换方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收用户访问请求；

判断缓存是否满足访问文件的缓存条件；

如果是，则将所述访问文件写入所述缓存；

如果否，则根据历史访问数据和文件关联信息得到缓存文件的用户兴趣度；以及

根据所述缓存文件的用户兴趣度将用户兴趣度最低的缓存文件替换为所述访问文件。

2.根据权利要求1所述的终端内容缓存替换方法，其特征在于，所述根据历史访问数据和文件关联信息得到缓存文件的用户兴趣度，进一步包括：

根据所述历史访问数据得到每个缓存文件的兴趣值；

根据所述文件关联信息获取所述每个缓存文件与其它缓存文件间的影响值；

根据所述每个缓存文件的兴趣值和所述影响值确定所述每个缓存文件的用户兴趣度。

3.根据权利要求2所述的终端内容缓存替换方法，其特征在于，所述每个缓存文件的用户兴趣度根据以下公式得到：

U(f_i)＝α×r(f_i)+β×c_i

其中，为α和β分别为所述兴趣值和所述关联程度的权重，f_i为所述兴趣值，c_i为所述影响值。

4.根据权利要求2所述的终端内容缓存替换方法，其特征在于，所述根据所述缓存文件的用户兴趣度将用户兴趣度最低的缓存文件替换为所述访问文件，进一步包括：

判断所述用户兴趣度最低的缓存文件的缓存空间和当前剩余缓存空间之和是否大于或等于所述访问文件的缓存空间；

如果是，则将所述用户兴趣度最低的缓存文件替换为所述访问文件；

如果否，则根据所述访问文件的缓存空间选择多个用户兴趣度低的缓存文件并替换为所述访问文件。

5.根据权利要求1所述的终端内容缓存替换方法，其特征在于，所述判断是否满足缓存条件，进一步包括：

判断是否命中Cache；

如果命中，则直接从所述Cache读取该文件内容；

如果未命中，则进一步判断当前剩余缓存空间是否满足所述访问文件的所需缓存空间。

6.一种终端内容缓存替换装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收用户访问请求；

判断模块，用于判断缓存是否满足访问文件的缓存条件；

计算模块，用于根据历史访问数据和文件关联信息得到缓存文件的用户兴趣度；以及

缓存模块，用于在满足所述缓存条件时，将所述访问文件写入所述缓存，否则根据所述缓存文件的用户兴趣度将用户兴趣度最低的缓存文件替换为所述访问文件。

7.根据权利要求6所述的终端内容缓存替换装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：

根据所述历史访问数据得到每个缓存文件的兴趣值；

根据所述文件关联信息获取所述每个缓存文件与其它缓存文件间的影响值；

根据所述每个缓存文件的兴趣值和所述影响值确定所述每个缓存文件的用户兴趣度。

8.根据权利要求7所述的终端内容缓存替换装置，其特征在于，所述每个缓存文件的用户兴趣度根据以下公式得到：

U(f_i)＝α×r(f_i)+β×c_i

其中，为α和β分别为所述兴趣值和所述关联程度的权重，f_i为所述兴趣值，c_i为所述影响值。

9.根据权利要求7所述的终端内容缓存替换装置，其特征在于，所述缓存模块还用于：

判断所述用户兴趣度最低的缓存文件的缓存空间和当前剩余缓存空间之和是否大于或等于所述访问文件的缓存空间；

如果是，则将所述用户兴趣度最低的缓存文件替换为所述访问文件；

如果否，则根据所述访问文件的缓存空间选择多个用户兴趣度低的缓存文件并替换为所述访问文件。

10.根据权利要求6所述的终端内容缓存替换方法，其特征在于，所述判断模块还用于判断是否命中Cache，并且在判断命中时，直接从所述Cache读取该文件内容，以及在判断未命中所述Cache时，进一步判断当前剩余缓存空间是否满足所述访问文件的所需缓存空间。