JP2017142675A - Transfer device and program for content delivery network - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、コンテンツに関する名前に基づきルーティングを行うコンテンツ配信ネットワークの転送装置及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to a transfer device and a program for a content distribution network that performs routing based on a name related to content.
コンテンツを示す名前に基づきコンテンツの配信を行うネットワークが提案されている。特許文献1及び非特許文献1は、その様なネットワークの1つであるコンテンツ・セントリック・ネットワーク(CCN:Content Centric Networking)を開示している。
A network that distributes content based on a name indicating the content has been proposed.
CCNにおいて、コンテンツを公開するサーバ装置は当該コンテンツを1つ以上のチャンクと呼ばれるオブジェクトに分割し、クライアント装置は、この分割されたオブジェクト単位でコンテンツを取得する。また、CCNにおいて、オブジェクトの転送を行った通信装置(以下、転送装置と呼ぶ。)は、当該オブジェクトを保存できる。この転送装置は、自装置が保持しているオブジェクトを要求するインタレスト・パケット(要求パケット)をクライアント装置から受信すると、当該インタレスト・パケットをサーバ装置に向けて転送することなく、自装置が保持するオブジェクトを、当該インタレスト・パケットの送信元のクライアント装置に向けて送信できる。 In CCN, a server device that publishes content divides the content into one or more objects called chunks, and a client device acquires content in units of the divided objects. In addition, a communication device that has transferred an object in the CCN (hereinafter referred to as a transfer device) can store the object. When the transfer device receives an interest packet (request packet) requesting an object held by the own device from the client device, the transfer device holds the interest packet without transferring it to the server device. The object can be transmitted to the client device that has transmitted the interest packet.
以下に、転送装置の動作の一例を説明する。転送装置は、CS(Contents Store)と、FIB(Forward Information Base)と、PIT(PIT:Pending Interest Table)を管理する。CSは、自装置が保持しているオブジェクトを示す情報である。FIBは、インタレスト・パケットと、当該インタレスト・パケットを転送すべきインタフェースとの関係を示す情報である。PITは、転送したインタレスト・パケットが要求するオブジェクトと、当該転送したインタレスト・パケットを受信したインタフェースとの関係を示す情報である。 Below, an example of operation | movement of a transfer apparatus is demonstrated. The transfer apparatus manages CS (Contents Store), FIB (Forward Information Base), and PIT (PIT: Pending Interest Table). The CS is information indicating an object held by the own device. The FIB is information indicating a relationship between an interest packet and an interface to which the interest packet is to be transferred. The PIT is information indicating the relationship between the object requested by the transferred interest packet and the interface that has received the transferred interest packet.
転送装置は、インタレスト・パケットを受信すると、CSを検索し、当該インタレスト・パケットが要求するオブジェクトを保持しているか否かを判定する。保持している場合には、自装置が保持しているオブジェクトを、当該インタレスト・パケットの送信元のクライアント装置に向けて送信する。一方、受信したインタレスト・パケットが要求するオブジェクトを保持していない場合には、PITを検索して、当該インタレスト・パケットと同じオブジェクトを要求するインタレスト・パケットを既に転送し、当該オブジェクトの受信待ちの状態であるかを判定する。受信待ちの状態であると、受信したインタレスト・パケットを転送せず、当該インタレスト・パケットの受信インタフェースを、当該インタレスト・パケットが要求するオブジェクトに関連付ける様にしてPITを更新する。一方、受信したインタレスト・パケットが要求するオブジェクトの受信待ちでなければ、FIBに基づき判定したインタフェースから当該インタレスト・パケットを転送すると共にPITを更新する。また、転送装置は、オブジェクトを受信すると、当該オブジェクトの転送先インタフェースをPITに基づき判定し、当該オブジェクトに関する情報をPITから削除する。また、転送装置は、受信して転送したオブジェクトを保存するとCSを更新する。 When receiving the interest packet, the transfer device searches the CS and determines whether or not the object requested by the interest packet is held. If it is held, the object held by the own device is transmitted to the client device that is the transmission source of the interest packet. On the other hand, if the received interest packet does not hold the requested object, the PIT is searched, the interest packet requesting the same object as the interest packet is already transferred, and the object waiting to be received is received. It is determined whether it is in a state. In the state of waiting for reception, the received interest packet is not transferred, and the PIT is updated so that the reception interface of the interest packet is associated with the object requested by the interest packet. On the other hand, if the received interest packet is not waiting for the requested object, the interest packet is transferred from the interface determined based on the FIB and the PIT is updated. Further, when receiving the object, the transfer apparatus determines the transfer destination interface of the object based on the PIT, and deletes the information related to the object from the PIT. The transfer device updates the CS when the received and transferred object is saved.
例えば、CCNにおいて、オブジェクトの最大サイズは64KBである。よって、CCNにおいて、クライアント装置は、1つのコンテンツの全体を取得するために多数のインタレスト・パケットを送信する必要がある。また、転送装置は、インタレスト・パケットを受信すると、CSを1つ1つ検索し、さらに、CSを検索した結果、当該インタレスト・パケットが要求するオブジェクトを保持していないことが判明すると、PITを1つ1つ検索する必要がある。したがって、クライアント装置が送信する多数のインタレスト・パケットによりネットワークの帯域が圧迫され、かつ、転送装置における処理負荷が増大する。 For example, in CCN, the maximum size of an object is 64 KB. Therefore, in the CCN, the client device needs to transmit a large number of interest packets in order to acquire the entire content. Further, when the transfer device receives the interest packet, it searches for each CS. Further, if the transfer device finds that the object requested by the interest packet is not held as a result of searching for the CS, the transfer device searches for the PIT. It is necessary to search one by one. Therefore, the network bandwidth is compressed by a large number of interest packets transmitted by the client device, and the processing load on the transfer device increases.
本発明は、コンテンツを1つ以上のオブジェクトに分割して配信するコンテンツ配信ネットワークにおいて転送装置における処理負荷を抑えるものである。 The present invention suppresses processing load on a transfer device in a content distribution network that divides content into one or more objects and distributes the content.
本発明の一側面によると、コンテンツを1つ以上のオブジェクトに分割して配信するコンテンツ配信ネットワークの転送装置は、オブジェクトを保持する保持手段と、複数のオブジェクトを要求する要求パケットを受信すると、前記複数のオブジェクトが前記保持手段により保持されているか否かを判定するための第1検索処理を、前記複数のオブジェクトの検索順位に従い順に行う処理手段と、を備えており、前記処理手段は、前記複数のオブジェクトの内、前記保持手段に保持されていないと判定されたオブジェクトの数が第1所定数になると前記第1検索処理を終了することを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, a transfer device of a content distribution network that divides and distributes content into one or more objects receives the holding means that holds the objects and the request packet that requests a plurality of objects. Processing means for sequentially performing a first search process for determining whether or not a plurality of objects are held by the holding means in accordance with a search order of the plurality of objects, wherein the processing means includes: The first search process is terminated when the number of objects determined not to be held by the holding means among a plurality of objects reaches a first predetermined number.
本発明によると、転送装置における処理負荷を抑えることができる。 According to the present invention, the processing load on the transfer device can be suppressed.
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。また、以下の実施形態は例示であり本発明を実施形態の内容に限定するものではない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, components that are not necessary for describing the embodiment are omitted from the drawings. Moreover, the following embodiment is an illustration and does not limit this invention to the content of embodiment.
<第一実施形態>
図1は、本実施形態によるコンテンツ配信システムの構成図である。複数の転送装置2で構成されるコンテンツ配信ネットワークには、コンテンツを公開するサーバ装置3と、コンテンツを取得するクライアント装置1が接続されている。ここで、クライアント装置1は、コンテンツを取得する場合、取得するオブジェクト名を含む要求パケット(以下、インタレスト・パケット)を送信する。従来、クライアント装置1は、1つのインタレスト・パケットに1つのオブジェクト名のみを含めて送信していた。したがって、10個のオブジェクトに分割されたコンテンツの総てを取得する場合、クライアント装置1は、10個のインタレスト・パケットを送信し、コンテンツ配信ネットワークの転送装置2は、10個のインタレスト・パケットをそれぞれ個別に処理する必要があった。
<First embodiment>
FIG. 1 is a configuration diagram of a content distribution system according to the present embodiment. A content distribution network composed of a plurality of
本実施形態において、クライアント装置1は、1つのインタレスト・パケットに、共通するプレフィクスをオブジェクト名に持つ複数のオブジェクト名を含めることができる。例えば、コンテンツ名が"/a/b/c/d/name1"であるコンテンツが10個のオブジェクトに分割されており、それらオブジェクトのオブジェクト名が、"/a/b/c/d/name1/1"〜"/a/b/c/d/name1/10"であるものとする。この場合、クライアント装置1は、"/a/b/c/d/name1/1"〜"/a/b/c/d/name1/10"の10個のオブジェクト名を含むインタレスト・パケットを送信することができる。なお、通常、オブジェクトの番号(オブジェクト名の最後の番号)は、オブジェクトの時間順序に対応する。つまり、"/a/b/c/d/name1/1"が時間的に最初のオブジェクトであり、"/a/b/c/d/name1/10"が時間的に最後のオブジェクトである。
In the present embodiment, the
図2は、この場合に、クライアント装置1が送信するインタレスト・パケットを示している。本実施形態におけるインタレスト・パケットは、共通名フィールドと、オブジェクト名フィールドを含んでいる。図2に示す様に、共通名フィールドには、取得するオブジェクト(本例では10個)のオブジェクト名の共通するプレフィクスの最長名を設定する。また、オブジェクト名フィールドには、取得するオブジェクトのオブジェクト名の共通名フィールドを除いた部分(以下、個別名と呼ぶ。)を列挙する。
FIG. 2 shows an interest packet transmitted by the
また、本実施形態において、オブジェクト名フィールドの複数のオブジェクトには検索順位が設定されている。本例においては、オブジェクト名フィールドにおける個別名の格納位置の順番、つまり、並びの順番が検索順位に対応するものとする。したがって、"/a/b/c/d/name1/1"が1番目に検索されるオブジェクト(以下、単に1番目のオブジェクトと呼ぶ。)であり、"/a/b/c/d/name1/10"が10番目、つまり、最後のオブジェクトである。なお、通常、クライアント装置1は、オブジェクト名フィールドには、オブジェクトの時間順に個別名を並べるため、検索順位はオブジェクトの時間順序にも対応する。なお、オブジェクト名フィールドにおける個別名の並びと、個別名の時間順序が異なる場合には、個別名の時間順序に基づき検索順位を判定する構成であっても良い。
In the present embodiment, a search order is set for a plurality of objects in the object name field. In this example, it is assumed that the order of storage positions of individual names in the object name field, that is, the order of arrangement corresponds to the search order. Therefore, “/ a / b / c / d / name1 / 1” is the object to be searched first (hereinafter simply referred to as the first object), and “/ a / b / c / d / name1”. / 10 "is the 10th, that is, the last object. Normally, the
続いて、図2に示すインタレスト・パケットを受信した転送装置2が行うCSの検索処理について図3を用いて説明する。転送装置2は、S10で、検索順位を示すインデックスiを1に初期化する。そして、S11で、転送装置2は、CSを検索することにより、i番目のオブジェクトを保持しているか否かを判定する。保持していると、転送装置2は、S12で、i番目のオブジェクトを、インタレスト・パケットの送信元であるクライアント装置1に送信する。その後、S13で、転送装置2は、インタレスト・パケットのオブジェクト名フィールドの最後のオブジェクトであるかを判定し、最後のオブジェクトではないと、S14でiを1だけ増加させてS11から処理を繰り返す。一方、S13で、最後のオブジェクトであると、転送装置2は、処理を終了する。この場合、インタレスト・パケットで要求された総てのオブジェクトを転送装置2は保持していたため、受信したインタレスト・パケットは、他の装置に転送されることなく廃棄される。
Next, CS search processing performed by the
一方、S11で、転送装置2がi番目のオブジェクトを保持していないと、転送装置2は、それ以降のオブジェクトを保持しているか否かを判定することなく、CSの検索処理を終了し、PITの検索処理を開始する。本実施形態におけるPITの検索処理は、従来と同様である。したがって、転送装置2は、i番目以降のオブジェクトを保持していないと、i番目以降のオブジェクトそれぞれについてPITにエントリがあるか否かを判定し、i番目以降のオブジェクトの内、PITにエントリの無いオブジェクトを含むインタレスト・パケットを転送する。また、i番目以降のオブジェクトの内、PITにエントリの有るオブジェクトについては、インタレスト・パケットを受信したインタフェースが当該オブジェクトに関連付けられるようにPITを更新する。
On the other hand, if the
例えば、転送装置2が、"/a/b/c/d/name1/1"及び"/a/b/c/d/name1/2"を保持しているが、"/a/b/c/d/name1/3"を保持していなかったものとする。また、PITにはエントリが無いもの、つまり、受信待ちのオブジェクトが無いものとする。この場合、図3の処理の最初のS12で、"/a/b/c/d/name1/1"がクライアント装置1に送信され、2回目のS12で、"/a/b/c/d/name1/2"がクライアント装置1に送信される。しかしながら、転送装置2は、"/a/b/c/d/name1/3"を保持してないため、3回目のS11での判定は"No"となる。また、PITにはエントリがないため、転送装置2は、図4に示す、"/a/b/c/d/name1/3"〜"/a/b/c/d/name1/10"の8個のオブジェクトを要求するインタレスト・パケットを転送する。なお、転送先は、共通名フィールドとFIBに基づき判定する。
For example, the
通常、クライアント装置1は、1つのコンテンツに属する複数のオブジェクトをその時間順で取得する。したがって、同じコンテンツの時間的に近いオブジェクトが、同じ転送装置2に保持されている可能性は高いが、異なるコンテンツや、同じコンテンツであっても時間的に離れたオブジェクトが同じ転送装置2に保持されている可能性は低くなる。例えば、上記例で述べると、"/a/b/c/d/name1/3"を保持していない転送装置2が、それ以降のオブジェクトを保持している可能性は低い。したがって、本実施形態においては、保持していないオブジェクトを発見すると、それ以降のオブジェクトについてのCS検索処理を中止する。これにより、保持していないコンテンツの検索に係る時間を抑え、よって、転送装置2の処理負荷を抑えることができる。
Usually, the
なお、図3の処理においては、保持していたコンテンツのクライアント装置1への送信を、その都度実行していたが、保持していないオブジェクトが見つかるまで、オブジェクトの送信を行わず、保持していないオブジェクトが見つかると、それまでのオブジェクトを纏めてクライアント装置1に送信する形態であっても良い。また、本実施形態では、保持していないオブジェクトを1つでも見つけると、直ちにCSの検索処理を終了していたが、保持していないオブジェクトを所定数だけ見つけるとCSの検索処理を終了する構成とすることもできる。さらには、保持していないオブジェクトが所定数だけ連続するとCSの検索処理を終了する構成とすることもできる。また、本実施形態において、クライアント装置1は、1つのコンテンツの総てのオブジェクトを1つのインタレスト・パケットで取得していたが、1つのコンテンツの総てのオブジェクトを、それぞれが複数のオブジェクトを要求する複数のインタレスト・パケットにより取得する構成であっても良い。
In the processing of FIG. 3, the held content is transmitted to the
<第二実施形態>
続いて、本実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。まず、本実施形態におけるCS検索処理は第一実施形態と同様である。つまり、図3のフローチャートに従う。さらに、本実施形態では、PITの検索処理についてもCSの検索処理と同様とする。つまり、CS検索処理終了後の残りのオブジェクトについて、その検索順位に従いPITの検索を行う。そして、エントリの無いオブジェクトが発見されると、それ以降のオブジェクトに対するPITの検索処理を中止し、それ以降のオブジェクトを含むインタレスト・パケットの転送を行う。
<Second embodiment>
Subsequently, the present embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment. First, the CS search process in this embodiment is the same as that in the first embodiment. That is, it follows the flowchart of FIG. Furthermore, in the present embodiment, the PIT search process is the same as the CS search process. That is, the PIT search is performed according to the search order for the remaining objects after the CS search process ends. When an object having no entry is found, the PIT search process for the subsequent objects is stopped, and the interest packet including the subsequent objects is transferred.
例えば、第一実施形態と同様に、転送装置2が図2に示すインタレスト・パケットをインタフェース#3(IF#3)で受信し、そのときのPITが図5に示すものであったとする。さらに、第一実施形態と同様に、転送装置2は、"/a/b/c/d/name1/1"及び"/a/b/c/d/name1/2"を保持しているが、"/a/b/c/d/name1/3"を保持していなかったものとする。この場合、"/a/b/c/d/name1/3"〜"/a/b/c/d/name1/10"がPITの検索対象となる。そして、PITには、"/a/b/c/d/name1/3"及び、"/a/b/c/d/name1/4"のエントリがあるが、"/a/b/c/d/name1/5"のエントリがないため、転送装置2は、図7に示す様に、"/a/b/c/d/name1/5"〜"/a/b/c/d/name1/10"を要求するインタレスト・パケットを転送する。図6は、更新後のPITを示している。なお、図7において、"/a/b/c/d/name1/9"及び"/a/b/c/d/name1/10"のエントリは重複しているが、これは、その後の処理によりマージすることができる。
For example, as in the first embodiment, it is assumed that the
本実施形態では、CS検索処理と同様に、PITの検索処理においてもエントリの無いオブジェクトを見つけるとその後のPITの検索処理を中止する。したがって、PITにエントリが無い可能性の高いオブジェクトの検索処理を行うことを抑え、これにより、転送装置2の処理負荷を抑えることができる。なお、本実施形態においても、エントリの無いオブジェクトが所定数に達すると、それ以降のPITの検索処理を中止する構成や、エントリの無いオブジェクトが所定数だけ連続するとそれ以降のPITの検索処理を中止する構成とすることができる。
In the present embodiment, as in the CS search process, when an object having no entry is found in the PIT search process, the subsequent PIT search process is stopped. Therefore, it is possible to suppress the search process for an object that is highly likely not to have an entry in the PIT, thereby reducing the processing load of the
図8は、本実施形態による転送装置2の構成図である。保持部21は、CS、PIT、FIBを保持している。さらに保持部21は、過去に転送したオブジェクトの一部を保持する。インタフェース部23は、複数のインタフェースを含む。処理部22は、上述したCSやPITの検索処理を行い、オブジェクトのクライアント装置1への送信や、インタレスト・パケットの転送を行う。
FIG. 8 is a configuration diagram of the
また、本発明による転送装置2は、それぞれ、コンピュータを上記転送装置2として動作させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。
The
21:保持部、22:処理部、23:インタフェース部 21: Holding unit, 22: Processing unit, 23: Interface unit
Claims (9)
オブジェクトを保持する保持手段と、
複数のオブジェクトを要求する要求パケットを受信すると、前記複数のオブジェクトが前記保持手段により保持されているか否かを判定するための第1検索処理を、前記複数のオブジェクトの検索順位に従い順に行う処理手段と、
を備えており、
前記処理手段は、前記複数のオブジェクトの内、前記保持手段に保持されていないと判定されたオブジェクトの数が第1所定数になると前記第1検索処理を終了することを特徴とする転送装置。 A transfer device of a content distribution network that distributes content into one or more objects and distributes the content,
Holding means for holding the object;
Processing means that, upon receiving a request packet requesting a plurality of objects, performs first search processing for determining whether or not the plurality of objects are held by the holding means in order according to the search order of the plurality of objects. When,
With
The transfer device, wherein the processing means ends the first search process when the number of objects determined not to be held by the holding means among the plurality of objects reaches a first predetermined number.
前記処理手段は、前記複数のオブジェクトの内、前記保持手段に保持されていないと判定されたオブジェクト及び前記保持手段に保持されているか否かの判定が行われなかったオブジェクトのそれぞれについて、前記受信待ち情報に基づき受信待ちであるか否かを判定し、受信待ちではないと判定されたオブジェクトを要求する要求パケットを転送することを特徴とする請求項1又は2に記載の転送装置。 The holding means holds reception waiting information indicating an object waiting for reception;
The processing means receives the reception of each of the plurality of objects that are determined not to be held by the holding means and the objects that are not determined to be held by the holding means. 3. The transfer apparatus according to claim 1, wherein it is determined whether or not waiting for reception based on the waiting information, and a request packet for requesting an object determined not to be waiting for reception is transferred.
前記処理手段は、前記複数のオブジェクトの内、前記保持手段に保持されていないと判定されたオブジェクト及び前記保持手段に保持されているか否かの判定が行われなかったオブジェクトについて、受信待ちであるか否かを判定する第2検索処理を前記受信待ち情報に対して前記検索順位に従い順に行い、受信待ちではないと判定されたオブジェクトの数が第2所定数になると前記第2検索処理を終了することを特徴とする請求項1又は2に記載の転送装置。 The holding means holds reception waiting information indicating an object waiting for reception;
The processing unit is waiting to receive an object that is determined not to be held by the holding unit and an object that has not been determined to be held by the holding unit among the plurality of objects. A second search process for determining whether or not the data is waiting for reception according to the search order, and the second search process is terminated when the number of objects determined not to be waiting for reception reaches a second predetermined number. The transfer apparatus according to claim 1 or 2, wherein
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