CN108183938A - 一种基于兴趣网络分片的icn缓存方法及系统 - Google Patents

一种基于兴趣网络分片的icn缓存方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于兴趣网络分片的ICN缓存方法及系统，其中，该方法包括：客户端向网络发送兴趣请求；交换机根据兴趣请求，确定目标兴趣分片，并在目标兴趣分片网络中搜索用户感兴趣的数据内容；分片控制器在将用户感兴趣的数据内容传输至客户端的过程中，确定用户感兴趣的数据内容经过的节点，并确定包含上述节点的分片社团；再判断分片社团中是否包含用户感兴趣的数据内容；如果否，分片控制器从分片社团中确定目标缓存节点；并将用户感兴趣的数据内容缓存在目标缓存节点。通过本发明，可以根据兴趣类型不同将数据内容缓存在相应的分片网络上，能够在全网范围内合理分散缓存对象，使得服务器的负载更加均衡，降低潜在用户的传输时延。

Description

一种基于兴趣网络分片的ICN缓存方法及系统
技术领域
本发明涉及计算机网络技术领域，特别涉及一种基于兴趣网络分片的ICN缓存方法及系统。
背景技术
目前，基于TCP/IP协议栈的网络架构不断暴露出一些缺陷，例如结构固化、扩展性较差、移动性支持受限、安全性先天不足等，难以适应当前互联网的发展需求，为此，学术界提出了以信息为中心的网络(ICN)，现有的ICN缓存技术主要是将内容缓存到离用户更近的节点上，但是，在实践中发现，这种缓存机制会出现缓存无效、缓存同质化等问题，并且会使服务器的负载不均衡。
发明内容
本发明提供一种基于兴趣网络分片的ICN缓存方法及系统，能够在全网范围内合理分散缓存对象，将内容对象按其兴趣类型缓存在不同的兴趣分片网络上，使得服务器的负载变得均衡，进而可以降低潜在用户的传输时延。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于兴趣网络分片的ICN缓存方法，包括以下步骤：客户端向网络发送兴趣请求；其中，兴趣请求用于请求用户感兴趣的数据内容；交换机根据兴趣请求，确定目标兴趣分片，并在目标兴趣分片网络中搜索用户感兴趣的数据内容；在分片控制器将用户感兴趣的数据内容传输至客户端的过程中，分片控制器确定用户感兴趣的数据内容经过的节点，并确定包含上述节点的分片社团；分片控制器判断分片社团中是否包含用户感兴趣的数据内容；如果否，分片控制器从分片社团中确定目标缓存节点；其中，目标缓存节点为具有最大缓存服务度的节点；分片控制器将用户感兴趣的数据内容缓存在目标缓存节点。
优选地，客户端向网络发送兴趣请求之前，该方法还包括以下步骤：全局控制器获取网络中至少一个交换机的历史兴趣数据包；全局控制器通过分析历史兴趣数据包，提取至少一个交换机的用户兴趣集合；全局控制器根据用户兴趣集合切分网络，得到至少一个兴趣分片。
优选地，服务器根据用户兴趣集合切分网络，得到至少一个兴趣分片之后，该方法还包括以下步骤：全局控制器对至少一个兴趣分片中每一个兴趣分片进行社团划分，得到每一个兴趣分片对应的至少一个分片社团；全局控制器为至少一个分片社团的每个分片社团分配分片控制器，以使至少一个分片控制器定期收集分片社团的缓存状态以及节点状态并保存在HASH表中，再根据收集的缓存状态以及节点状态定期计算分片社团中所有节点的缓存服务度。
优选地，分片控制器从分片社团中确定目标缓存节点，包括以下步骤：分片控制器获取分片社团中当前所有节点的缓存服务度；分片控制器选择缓存服务度最大的节点作为目标缓存节点。
优选地，分片控制器将用户感兴趣的数据内容缓存在目标缓存节点之后，该方法还包括以下步骤：分片控制器判断用户感兴趣的数据内容是否已传输到客户端；如果否，执行上述的分片控制器将用户感兴趣的数据内容传输至客户端的过程中，分片控制器确定用户感兴趣的数据内容经过的节点，并确定包含所述节点的分片社团。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于兴趣网络分片的ICN缓存系统，包括客户端、交换机、分片控制器：
其中，客户端包括：发送单元，用于向网络发送兴趣请求；其中，兴趣请求用于请求用户感兴趣的数据内容；
其中，交换机包括：第一确定单元，用于根据兴趣请求，确定目标兴趣分片，并在目标兴趣分片网络中搜索用户感兴趣的数据内容；
其中，分片控制器包括：第二确定单元，用于在分片控制器将用户感兴趣的数据内容传输至客户端的过程中，分片控制器确定用户感兴趣的数据内容经过的节点，并确定包含所述节点的分片社团；第一判断单元，用于判断分片社团中是否包含用户感兴趣的数据内容；第三确定单元，用于当第一判断单元判断分片社团中未包含用户感兴趣的数据内容时，从分片社团中确定目标缓存节点；其中，目标缓存节点为具有最大缓存服务度的节点；缓存单元，用于将用户感兴趣的数据内容缓存在目标缓存节点。
优选地，基于兴趣网络分片的ICN缓存系统还包括全局控制器：
其中，全局控制器包括：获取单元，用于在发送单元向网络发送兴趣请求之前，获取网络中至少一个交换机的历史兴趣数据包；提取单元，用于通过分析历史兴趣数据包，提取至少一个交换机的用户兴趣集合；获取单元，还用于根据用户兴趣集合切分网络，得到至少一个兴趣分片。
优选地，全局控制器还包括：社团划分单元，用于在获取单元根据用户兴趣集合切分网络，得到至少一个兴趣分片之后，对至少一个兴趣分片中每一个兴趣分片进行社团划分，得到每一个兴趣分片对应的至少一个分片社团；控制单元，用于为至少一个分片社团的每个分片社团分配分片控制器，以使至少一个分片控制器定期收集分片社团的缓存状态以及节点状态并保存在HASH表中，再根据收集的缓存状态以及节点状态定期计算分片社团中所有节点的缓存服务度。
优选地，第三确定单元包括：获取子单元，用于获取分片社团中当前所有节点的缓存服务度；确定子单元，用于选择缓存服务度最大的节点作为目标缓存节点。
优选地，分片控制器还包括：第二判断单元，用于在缓存单元将用户感兴趣的数据内容缓存在目标缓存节点之后，判断用户感兴趣的数据内容是否已传输到客户端；第二确定单元，具体用于当第二判断单元判断用户感兴趣的数据内容未传输到客户端时，在分片控制器将用户感兴趣的数据内容传输至客户端的过程中，分片控制器确定用户感兴趣的数据内容经过的节点，并确定包含所述节点的分片社团。
与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
通过本发明，可以根据兴趣类型不同将数据内容缓存在相应的分片网络上，这样可以在全网范围内合理分散缓存对象，使得服务器的负载变得更加均衡，进一步也能降低潜在用户的传输时延。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。附图中：
图1是根据本发明实施例的基于兴趣网络分片的ICN缓存方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的基于兴趣网络分片的ICN缓存系统的结构框图；
图3是根据本发明实施例一的基于兴趣网络分片的ICN缓存方法的使用流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明附图，对本发明技术方案进行描述，但所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
本发明实施例提供了一种基于兴趣网络分片的ICN缓存方法，图1是根据本发明实施例的基于兴趣网络分片的ICN缓存方法的流程图，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S101：客户端向网络发送兴趣请求；其中，兴趣请求用于请求用户感兴趣的数据内容；
步骤S102：交换机根据兴趣请求，确定目标兴趣分片，并在目标兴趣分片网络中搜索用户感兴趣的数据内容；
步骤S103：在分片控制器将用户感兴趣的数据内容传输至客户端的过程中，分片控制器确定用户感兴趣的数据内容经过的节点，并确定包含所述节点的分片社团；
步骤S104：分片控制器判断分片社团中是否包含用户感兴趣的数据内容；如果否，执行步骤S105～步骤S106；如果是，结束本流程；
步骤S105：分片控制器从分片社团中确定目标缓存节点；其中，目标缓存节点为具有最大缓存服务度的节点；
步骤S106：分片控制器将用户感兴趣的数据内容缓存在目标缓存节点。
在实施过程中，在步骤S101之前，全局控制器可以获取网络中至少一个交换机的历史兴趣数据包；全局控制器通过分析历史兴趣数据包，提取至少一个交换机的用户兴趣集合；全局控制器根据用户兴趣集合切分网络，得到至少一个兴趣分片。
进一步的，全局控制器还可以对至少一个兴趣分片中每一个兴趣分片进行社团划分，得到每一个兴趣分片对应的至少一个分片社团；并为至少一个分片社团的每个分片社团分配分片控制器，以使至少一个分片控制器定期收集分片社团的缓存状态以及节点状态并保存在HASH表中，再根据收集的缓存状态以及节点状态定期计算分片社团中所有节点的缓存服务度。
在步骤S105中，分片控制器获取分片社团中当前所有节点的缓存服务度；分片控制器选择缓存服务度最大的节点作为目标缓存节点。
在步骤S106之后，分片控制器可以进一步的再判断用户感兴趣的数据内容是否已传输到客户端；如果否，执行步骤S103。
通过上述步骤，根据兴趣类型不同将数据内容缓存在相应的分片网络中，实现了在全网范围内合理分散缓存对象，使得服务器的负载变得更加均衡，同时也能降低潜在用户的传输时延。
本发明实施例还提供了一种基于兴趣网络分片的ICN缓存系统，用于实现上述基于兴趣网络分片的ICN缓存方法中。图2是根据本发明实施例的基于兴趣网络分片的ICN缓存系统的结构框图，如图2所示，该系统包括客户端10、交换机20、分片控制器30：
其中，客户端10包括：发送单元101，用于向网络发送兴趣请求；其中，兴趣请求用于请求用户感兴趣的数据内容；
其中，交换机20包括：第一确定单元201，用于根据兴趣请求，确定目标兴趣分片，并在目标兴趣分片网络中搜索用户感兴趣的数据内容；
其中，分片控制器30包括：第二确定单元301，用于在分片控制器30将用户感兴趣的数据内容传输至客户端10的过程中，分片控制器30确定用户感兴趣的数据内容经过的节点，并确定包含上述节点的分片社团；第一判断单元302，用于判断分片社团中是否包含用户感兴趣的数据内容；第三确定单元303，用于当第一判断单元302判断分片社团中未包含用户感兴趣的数据内容时，从分片社团中确定目标缓存节点；其中，目标缓存节点为具有最大缓存服务度的节点；缓存单元304，用于将用户感兴趣的数据内容缓存在目标缓存节点。
对于基于兴趣网络分片的ICN缓存系统，还包括全局控制器40：
其中，全局控制器40包括：获取单元401，用于在发送单元101向网络发送兴趣请求之前，获取网络中至少一个交换机的历史兴趣数据包；提取单元402，用于通过分析历史兴趣数据包，提取至少一个交换机的用户兴趣集合；获取单元401，还用于根据用户兴趣集合切分网络，得到至少一个兴趣分片。
对于基于兴趣网络分片的ICN缓存系统，全局控制器40还包括：社团划分单元403，用于在获取单元401根据用户兴趣集合切分网络，得到至少一个兴趣分片之后，对至少一个兴趣分片中每一个兴趣分片进行社团划分，得到每一个兴趣分片对应的至少一个分片社团；控制单元404，用于为至少一个分片社团的每个分片社团分配分片控制器，以使至少一个分片控制器定期收集分片社团的缓存状态以及节点状态并保存在HASH表中，再根据收集的缓存状态以及节点状态定期计算分片社团中所有节点的缓存服务度。
对于基于兴趣网络分片的ICN缓存系统，第三确定单元303包括：获取子单元3031，用于获取分片社团中当前所有节点的缓存服务度；确定子单元3032，用于选择缓存服务度最大的节点作为目标缓存节点。
对于基于兴趣网络分片的ICN缓存系统，分片控制器30还包括：第二判断单元305，用于在缓存单元304将用户感兴趣的数据内容缓存在目标缓存节点之后，判断用户感兴趣的数据内容是否已传输到客户端10；第二确定单元301，具体用于当第二判断单元305判断用户感兴趣的数据内容未传输到客户端10时，在分片控制器30将用户感兴趣的数据内容传输至客户端10的过程中，分片控制器30确定用户感兴趣的数据内容经过的节点，并确定包含所述节点的分片社团。
需要说明的是，装置实施例中描述的基于兴趣网络分片的ICN缓存系统对应于上述的方法实施例，其具体的实现过程在方法实施例中已经进行过详细说明，在此不再赘述。
为了使本发明的技术方案和实现方法更加清楚，下面将结合优选的实施例对其实现过程进行详细描述。
实施例一
本实施例提供一种基于兴趣网络分片的ICN缓存方法，也就是在全网范围内根据兴趣类型不同将数据内容缓存在不同的分片网络中，实现了合理缓存，提高了服务器负载的均衡性。
图3是根据本发明实施例一的基于兴趣网络分片的ICN缓存方法的使用流程图，包括以下步骤：
步骤S301：全局控制器获取网络中至少一个交换机的历史兴趣数据包；
本发明实施例中，网络中包含多个交换机，每个交换机中存储有多个用户发送的兴趣请求的历史兴趣数据包，全局控制器会提取交换机中的历史兴趣数据包，该历史兴趣数据包可以代表大多数用户的兴趣集合，对用户兴趣进行分类有参考意义；
步骤S302：全局控制器通过分析上述历史兴趣数据包，提取至少一个交换机的用户兴趣集合；
本发明实施例中，全局控制器通过分析历史兴趣数据包可以将用户的兴趣进行分类，并对每一个类别的兴趣都进行命名，得到用户的兴趣集合；
步骤S303：全局控制器根据上述用户兴趣集合切分网络，得到至少一个兴趣分片；
本发明实施例中，全局控制器根据获取的用户兴趣集合对网络进行切分，每一种用户兴趣对应的数据内容就可以作为一个兴趣分片，这样就对网络中各种类型的数据内容按照兴趣类型进行了明确的划分，在用户请求获取某一种兴趣类型相对应的数据内容时就能够快速的搜索到，提高了搜索的速率，进一步的也提高了用户获取感兴趣的数据内容的效率；
步骤S304：全局控制器对至少一个兴趣分片中每一个兴趣分片进行社团划分，得到每一个兴趣分片对应的至少一个分片社团；
步骤S305：全局控制器为至少一个分片社团的每个分片社团分配分片控制器，以使至少一个分片控制器定期收集分片社团的缓存状态以及节点状态并保存在HASH表中，再根据收集的缓存状态以及节点状态定期计算分片社团中所有节点的缓存服务度；
本发明实施例中，缓存服务度即为节点的缓存服务能力，包括节点的空余缓存空间、节点的度数以及与节点相连的链路的平均链路带宽等，缓存服务度用于评价节点的综合缓存服务能力，定义缓存服务度V为影响缓存服务能力各因素加权和。令影响缓存服务能力各因子为fi，相应的权重为ωi，则节点的缓存服务度为V＝∑iωiR(fi)，其中R(fi)表示影响因子fi在分片社团内的排序；
步骤S306：客户端向网络发送兴趣请求；
本发明实施例中，上述兴趣请求用于请求用户感兴趣的数据内容；
步骤S307：交换机根据兴趣请求，确定目标兴趣分，并在目标兴趣分片网络中搜索用户感兴趣的数据内容；
步骤S308：在分片控制器将用户感兴趣的数据内容传输至客户端的过程中，分片控制器确定用户感兴趣的数据内容经过的节点，并确定包含上述节点的分片社团；
本发明实施例中，在分片控制器将用户感兴趣的数据内容传输至客户端的过程中，会经过上述目标兴趣分片划分的分片社团，将该分片社团确定为目标分片社团，进一步的判断该目标分片社团是否包含有上述用户感兴趣的数据内容；
步骤S309：分片控制器判断分片社团中是否包含用户感兴趣的数据内容；如果否，执行步骤S310～步骤S312；如果是，结束本流程；
本发明实施例中，分片控制器判断分片社团中是否包含用户感兴趣的数据内容是为了确定缓存用户感兴趣的数据内容的分片社团，如果分片社团中包含有用户感兴趣的数据内容，那分片控制器就继续传输用户感兴趣的数据内容至客户端，如果分片社团中不包含用户感兴趣的数据内容，那分片控制器就将上述用户感兴趣的数据内容缓存进分片社团中；
步骤S310：分片控制器从分片社团中确定目标缓存节点；
本发明实施例中，目标缓存节点为具有最大缓存服务度的节点；
可选的，分片控制器从分片社团中确定目标缓存节点的具体实施方式为：分片控制器获取分片社团中当前所有节点的缓存服务度；分片控制器选择缓存服务度最大的节点作为目标缓存节点；
步骤S311：分片控制器将用户感兴趣的数据内容缓存在目标缓存节点；
本发明实施例中，分片控制器将用户感兴趣的数据内容缓存在目标缓存节点能够让需要缓存的数据内容在全网范围内合理的分散缓存，进而使得服务器的负载变得更加均衡；
步骤S312：分片控制器判断用户感兴趣的数据内容是否已传输到客户端；如果否，执行步骤S308；如果是，结束本流程。
本发明实施例中，分片控制器实时检测用户感兴趣的数据内容的传输状态，如果用户感兴趣的数据内容还未传输至客户端，那就继续在传输的路径上确定分片社团，再判断该分片社团中是否包含用户感兴趣的数据内容，如果该分片社团中不包含用户感兴趣的数据内容，那就将用户感兴趣的数据内容缓存进该分片社团中。
综合上述，通过上述实施例，可以根据兴趣类型不同将数据内容缓存在相应的分片网络上，这样可以在全网范围内合理分散缓存对象，使得服务器的负载变得更加均衡，进一步也能降低潜在用户的传输时延。

Claims (10)

1.一种基于兴趣网络分片的ICN缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：
客户端向网络发送兴趣请求；其中，所述兴趣请求用于请求用户感兴趣的数据内容；
交换机根据所述兴趣请求，确定目标兴趣分片，并在目标兴趣分片网络中搜索用户感兴趣的数据内容；
在分片控制器将用户感兴趣的数据内容传输至所述客户端的过程中，所述分片控制器确定用户感兴趣的数据内容经过的节点，并确定包含所述节点的分片社团；
所述分片控制器判断所述分片社团中是否包含用户感兴趣的数据内容；
如果否，所述分片控制器从所述分片社团中确定目标缓存节点；其中，所述目标缓存节点为具有最大缓存服务度的节点；
所述分片控制器将用户感兴趣的数据内容缓存在所述目标缓存节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述客户端向网络发送兴趣请求之前，还包括以下步骤：
全局控制器获取网络中至少一个交换机的历史兴趣数据包；
所述全局控制器通过分析所述历史兴趣数据包，提取所述至少一个交换机的用户兴趣集合；
所述全局控制器根据所述用户兴趣集合切分网络，得到至少一个兴趣分片。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述全局控制器根据所述用户兴趣集合切分网络，得到至少一个兴趣分片之后，还包括以下步骤：
所述全局控制器对所述至少一个兴趣分片中每一个兴趣分片进行社团划分，得到每一个兴趣分片对应的至少一个分片社团；
所述全局控制器为所述至少一个分片社团的每个分片社团分配分片控制器，以使至少一个分片控制器定期收集分片社团的缓存状态以及节点状态并保存在HASH表中，再根据收集的缓存状态以及节点状态定期计算分片社团中所有节点的缓存服务度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分片控制器从所述分片社团中确定目标缓存节点，包括以下步骤：
所述分片控制器获取所述分片社团中当前所有节点的缓存服务度；
所述分片控制器选择缓存服务度最大的节点作为目标缓存节点。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分片控制器将用户感兴趣的数据内容缓存在所述目标缓存节点之后，还包括以下步骤：
所述分片控制器判断用户感兴趣的数据内容是否已传输到所述客户端；
如果否，执行所述的在所述分片控制器将用户感兴趣的数据内容传输至所述客户端的过程中，所述分片控制器确定用户感兴趣的数据内容经过的节点，并确定包含所述节点的分片社团。
6.一种基于兴趣网络分片的ICN缓存系统，其特征在于，包括客户端、交换机、分片控制器：
其中，所述客户端包括：
发送单元，用于向网络发送兴趣请求；其中，所述兴趣请求用于请求用户感兴趣的数据内容；
其中，所述交换机包括：
第一确定单元，用于根据所述兴趣请求，确定目标兴趣分片，并在目标兴趣分片网络中搜索用户感兴趣的数据内容；
其中，所述分片控制器包括：
第二确定单元，用于在所述分片控制器将用户感兴趣的数据内容传输至所述客户端的过程中，所述分片控制器确定用户感兴趣的数据内容经过的节点，并确定包含所述节点的分片社团；
第一判断单元，用于判断所述分片社团中是否包含用户感兴趣的数据内容；
第三确定单元，用于当所述第一判断单元判断所述分片社团中未包含用户感兴趣的数据内容时，从所述分片社团中确定目标缓存节点；其中，所述目标缓存节点为具有最大缓存服务度的节点；
缓存单元，用于将用户感兴趣的数据内容缓存在所述目标缓存节点。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括全局控制器：
其中，所述全局控制器包括：
获取单元，用于在所述发送单元向网络发送兴趣请求之前，获取网络中至少一个交换机的历史兴趣数据包；
提取单元，用于通过分析所述历史兴趣数据包，提取所述至少一个交换机的用户兴趣集合；
所述获取单元，还用于根据所述用户兴趣集合切分网络，得到至少一个兴趣分片。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述全局控制器还包括：
社团划分单元，用于在所述获取单元根据所述用户兴趣集合切分网络，得到至少一个兴趣分片之后，对所述至少一个兴趣分片中每一个兴趣分片进行社团划分，得到每一个兴趣分片对应的至少一个分片社团；
控制单元，用于为所述至少一个分片社团分片的每个分片社团分配分片控制器，以使至少一个分片控制器定期收集分片社团的缓存状态以及节点状态并保存在HASH表中，再根据收集的缓存状态以及节点状态定期计算分片社团中所有节点的缓存服务度。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第三确定单元包括：
获取子单元，用于获取所述分片社团中当前所有节点的缓存服务度；
确定子单元，用于选择缓存服务度最大的节点作为目标缓存节点。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述分片控制器还包括：
第二判断单元，用于在所述缓存单元将用户感兴趣的数据内容缓存在所述目标缓存节点之后，判断用户感兴趣的数据内容是否已传输到所述客户端；
所述第二确定单元，具体用于当所述第二判断单元判断用户感兴趣的数据内容未传输到所述客户端时，在所述分片控制器将用户感兴趣的数据内容传输至所述客户端的过程中，所述分片控制器确定用户感兴趣的数据内容经过的节点，并确定包含所述节点的分片社团。
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