[发明专利]一种用于命名数据网络中缩短视频数据平均响应时间的缓存预取方法

说明书

本发明公开了一种用于命名数据网络中缩短视频数据平均响应时间的缓存预取方法，包括：视频数据关联关系的计算，其方法是将网络中的视频数据进行分类，其中连续型视频利用视频数据的位置计算关联性，普通型视频数据利用Apriori算法，计算得出视频数据的关联性，生成视频数据关联关系表，并将关联关系表记录在各个缓存节点；缓存预取策略，其方法是当发生视频数据请求时，获取到视频数据的名字，并根据视频数据的类型，查找到与该视频数据有关联关系的视频数据，将预取多个视频数据同时发送给中间节点进行预缓存。预缓存策略，其方法是将缓存节点的CS划分为两级，即主缓存和子缓存，将消费者请求的数据缓存在主缓存中，将预取数据缓存在子缓存中。

技术领域

本发明设计一种用于命名数据网络中缩短视频数据平均响应时间的缓存预取方法，属于网络信息传输通信技术领域。

背景技术

当今的互联网已成为支撑现代社会经济发展、社会进步和科技创新的重要基础。然而随着人们需求的不断提高，尤其是移动互联网的飞速发展，各种类型的应用不断出现。当前基于TCP/IP的互联网通信模式所提供的服务质量已经不能满足新型应用的需求。在可扩展性方面，互联网户数量的急剧增加，也导致了IPv4地址不足等问题的出现。在安全性方面，目前网络中安全漏洞较多，通过不断打补丁的方式来应对安全性问题，这也会导致网络显得越来越臃肿。在移动性方面，随着大量移动性设备的出现与应用，传统TCP/IP网络已经不能很好的支持，这种网络上层移动性应用。对于传统TCP/IP网络出现的以上诸多问题，目前主要的解决方案是采用增量式部署的方式，即不断加入覆盖网络和网络补丁，虽然从一定程度上提高了网络的利用效率﹐保证了服务质量，但不能从根本上解决当今互联网面临的问题。为了给用户的多样业务提供更好的服务，对当前互联网进行彻底性地改革已经势在必行。针对于TCP/IP网络的主要问题，学术界比较看好的做法是用一种新型网络体系结构逐步替代TCP/IP协议。信息中心网络(information-centric network，ICN)的提出彻底改变了TCP/IP的通信模式，其是一种以信息为中心的网络设计，也是未来网络中及其重要的一种架构研究。命名数据网络NDN以ICN为模版，是一种对内容层采用层次式命名规则进行的网络架构，数据的匹配、转发、路由、缓存等都是通过名字来完成的，更加适用于互联网对数据分发日益增长的通信需求。

NDN有着和TCP/IP网络完全不同的资源传输方式，它是直接对内容进行分发式的查找和传输。为了驱动这种传输方式，NDN网络在设计的时候把能够大规模部署网络缓存作为其一项重要准则，充分发挥带宽的利用率，使其达到最大化。NDN采用的是网内缓存，即在网络传输的中间节点缓存经过它的数据对象，当后续有请求发送相同数据的时候，就可以在最近的节点得到满足，直接返回给发起请求的一方。当NDN接收到请求之后，首先会检查CS中是够有与这次请求相应的数据包，有的话就会直接返回，CS就相当于缓存存储器。当CS中存储的数据越来越多，达到其容量上限的时候，就要删除掉部分之前存储的信息，留下更有用的数据，合理的利用缓存空间，使缓存更加高效、可靠，提高缓存的利用率。NDN的缓存策略主要分为缓存决定策略和缓存替换策略。当请求端发送请求到服务器端，并得到服务器端的响应后，服务器会返回响应的数据给请求端。在数据返回的路径上，会选择合适的节点对返回的数据进行缓存处理，当有相同的请求发送的时候，可以从网内的中间节点中直接获得响应的数据，不需要每次都去访问服务器，从而为服务器减少了压力。决定是否对数据进行缓存通常被称为缓存决定策略，也叫缓存决策。当路由节点的缓存空间容量达到上限的时候，会通过一些算法来确定出一些的准则对缓存中的数据进行更新，删除一些相对而言次要的信息，把空间更多的留给重要或者比较热点的信息。对缓存数据的更新和取舍就被称为缓存替换策略，缓存替换是一个很重要的问题，一直以来也是研究的热点和重点。