[发明专利]一种基于PopBetw策略的网络装置及其协作路由缓存方法

说明书

本发明公开了一种基于PopBetw策略的网络装置及其协作路由缓存方法，采用SDN网路架构，将内容中心网络分为两个网络层，一层为控制层，一层为转发层；控制层中设置有控制器，转发层中设置有若干个路由节点，控制器连接所有路由节点，两个相邻区域内的路由节点相互连接。并在转发层的所有路由节点的内容缓存表CS，待处理请求表PIT,转发信息表FIB、三个基本表的基础上增加内容热度表PT和路由路径表TT。由控制层集中处理请求，发送给转发层转发命令，转发层直接执行命令，不再由单个路由进行单独计算查找。这样不仅可以节约重复计算(一个区域中的两个路由可能会接到两个相同请求的兴趣包，进行相同的资源查找)所带来的计算资源的浪费，还可以节省存储空间。

技术领域

本发明属于移动通信领域，具体涉及中心无线网络与SDN相结合的新网络构架下的缓存方法。

背景技术

随着互联网的发展，人们的需求不断的增大，据统计全球流量已突破100EBS的规模，而IP网络的局限性也逐渐的暴露出来。内容中心网络作为一种革命性的新型的网络架构，其不仅能在终端用户附近放置缓存，还能在路由器上放置缓存。但也因其缓存分布的广阔，如何合理解决内容副本冗余，替换频繁等问题，保证优良的缓存性能也成为急待解决的问题。基于此问题，

PopBetw策略是基于EgoBetw策略提出的，是对于EgoBetw策略的延伸。EgoBetw策略主要是节点中介中心度的表述。其指的是，当网络中的请求者发出请求后，请求沿各路由节点进行寻找内容，找到内容后，再沿路由节点返回，有的路由节点此时可以被多个路由节点返回，并存储资源，故这些路由节点的中介中心度大于其他的路由节点。

而PopBetw策略中的内容热门程度，则是根据某一周期中，某个内容的请求频率来进行划分，若其请求频率越高，则该资源的热门度越高。

在目前已有的缓存替换策略有LRU策略、LFU替换策略、FIFO缓存策略以及PopBetw策略，其中，LRU策略(Least Recently Used,最近最少使用算法)是目前最为常见，使用最为广泛的替换策略，利用请求模型的时间局部性概念，当插入一个新数据块到节点缓存表时，LRU策略会将最近最少被请求的内容项踢出表外。在某一时段中，当资源请求数目多时，踢出的资源再次申请的可能性增大，当被请求时重新存储资源，资源存储抖动次数增多，资源开销增大。LFU替换策略(Least Frequently Used,最不经常使用算法)是为每一个缓存表中的缓存项内容设置一个计数器，一旦收到请求，对应的内容引用计数器值加一。当发生替换时，查询计数器队列，历史统计中请求次数最少的资源为替换项。LFU虽然性能好于LRU，当其实现的代价较高，且不适合用于大规模的缓存环境。FIFO缓存策略(First InFirst Out,先进先出算法)：当一个新内容添加进CS时，需要剔除的是最先添加进去的项。其虽然操作起来简单，但在具体的应用中，效率并不高，而且资源开销过大，特别当某个先进去的资源热门程度保持在前列时。PopBetw策略是在EgoBtew策略上进行的内容热度的改进，将内容热度提了出来，以解决EgoBtew方法中，因无内容替换的方法，导致内容替换频繁，从而影响运行时延和造成资源的浪费。但其方法是属于非协作缓存，仅仅改进了单个路由的性能和替换策略，并没有对整体的路由或多个路由进行改进，并且单个路由的处理时间过长，当多个路由的处理策略相同时，一个一个路由的进行处理，不仅导致时延增长，并且还会使得计算资源消耗过大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于PopBetw策略的网络装置及其协作路由缓存装置及方法，提出了整体路由的整合，设置两层网路架构，控制层网络单独对路由转发策略进行计算，路由层只负责转发，不仅可以缩短时延，并且可以避免相同的路由转发策略进行多次计算，从而节省计算资源。