內(nèi)容導(dǎo)向網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作緩存的方法
【專利說明】內(nèi)容導(dǎo)向網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作緩存的方法 相關(guān)申請案的交叉參考
[0001] 本發(fā)明要求2012年2月28日由謝海永等人遞交的發(fā)明名稱為"內(nèi)容導(dǎo)向網(wǎng) 絡(luò)中協(xié)作緩存的方法（A METHOD FOR COLLABORATIVE CACHING FOR CONTENT-ORIENTED NETWORKS) "的第13407371號美國專利申請案的在先申請優(yōu)先權(quán)，該在先申請的內(nèi)容以全 文引入的方式并入本文本中。 關(guān)于由聯(lián)邦政府贊助的 研宄或開發(fā)的聲明
[0002] 不適用。 參考縮微膠片附錄
[0003] 不適用。
【背景技術(shù)】
[0004] 在內(nèi)容導(dǎo)向網(wǎng)絡(luò)（CON)中，內(nèi)容路由器用于將用戶請求和內(nèi)容路由至合適的接收 方。在也稱作信息中心網(wǎng)絡(luò)（ICN)的CON中，將域范圍內(nèi)唯一的名稱分配給作為內(nèi)容分發(fā) 框架的一部分的每個實體。這些實體可以包括視頻片段或網(wǎng)頁等數(shù)據(jù)內(nèi)容和/或路由器、 交換機或服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)施組件。內(nèi)容路由器使用名稱前綴在內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)中對內(nèi)容數(shù)據(jù)包進 行路由，這些名稱前綴可以是完整的內(nèi)容名稱或合適的內(nèi)容名稱前綴，而不是網(wǎng)絡(luò)地址。在 CON中，包括發(fā)布、請求、以及管理（例如，修改、刪除等）的內(nèi)容分發(fā)可以基于內(nèi)容名稱，而 非內(nèi)容位置來進行。CON不同于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP)網(wǎng)絡(luò)的一個方面在于，CON能夠?qū)⒍?個地理點互連，并暫時緩存內(nèi)容或更為持久地存儲內(nèi)容。這可以實現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)而非初始服務(wù) 器提供內(nèi)容，因此可以顯著改進用戶體驗。緩存/存儲可以用于由用戶提取的實時數(shù)據(jù)，或 用于屬于用戶或?qū)儆诘谌焦?yīng)商等內(nèi)容供應(yīng)商的持久數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一實施例中，本發(fā)明包括內(nèi)容路由器，包括多個用于接收和轉(zhuǎn)發(fā)CON中的多個 內(nèi)容興趣和內(nèi)容數(shù)據(jù)的接口；緩存，用于存儲內(nèi)容數(shù)據(jù)；以及存儲器組件，用于維護轉(zhuǎn)發(fā)信 息庫（FIB)和可用性FIB(AFIB)，其中FIB將內(nèi)容與一個或多個用于接收和轉(zhuǎn)發(fā)興趣和內(nèi)容 數(shù)據(jù)的接口關(guān)聯(lián)，AFIB將內(nèi)容數(shù)據(jù)與CON中緩存內(nèi)容數(shù)據(jù)的一個或多個相應(yīng)的協(xié)作內(nèi)容路 由器關(guān)聯(lián)。
[0006] 在另一實施例中，本發(fā)明包括網(wǎng)絡(luò)組件，包括用于接收和轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中的興趣和內(nèi) 容數(shù)據(jù)的發(fā)射器/接收器（收發(fā)器）；存儲器，包含內(nèi)容存儲器（CS)，用于緩存內(nèi)容，待定興 趣表（PIT)，用于追蹤待定內(nèi)容請求，F(xiàn)IB，用于將內(nèi)容與一個或多個接口關(guān)聯(lián)，以及AFIB， 用于將內(nèi)容與一個或多個協(xié)作緩沖存儲器關(guān)聯(lián)以及根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)容流行度對內(nèi)容進行排 序。
[0007] 在另一實施例中，本發(fā)明包括一種由網(wǎng)絡(luò)組件實現(xiàn)的方法，包括聯(lián)合協(xié)作緩存在 網(wǎng)絡(luò)中多個內(nèi)容路由器間分布的多個內(nèi)容對象，維護已緩存及已分配內(nèi)容對象與對應(yīng)的緩 存內(nèi)容路由器之間的多個映射關(guān)系，以及通過發(fā)射器在數(shù)據(jù)平面的內(nèi)容路由器間轉(zhuǎn)發(fā)多個 已收到的興趣和內(nèi)容對象的數(shù)據(jù)。
[0008] 從結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求書進行的以下詳細描述將更清楚地理解這些和其他 特征。
【附圖說明】
[0009] 為了更全面地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參考以下結(jié)合附圖和詳細描述進行的簡要描述， 其中相同參考標號表不相同部分。
[0010] 圖1為協(xié)作緩存內(nèi)容路由器的一項實施例的不意圖。
[0011] 圖2為協(xié)作緩存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一項實施例的示意圖。
[0012] 圖3為聯(lián)合協(xié)作緩存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的另一項實施例的示意圖。
[0013] 圖4為作緩存系統(tǒng)的一項實施例的示意圖。
[0014] 圖5為協(xié)作緩存場景的一項實施例的示意圖。
[0015] 圖6為協(xié)作緩存場景的另一項實施例的示意圖。
[0016] 圖7為協(xié)作緩存設(shè)計的一項實施例的示意圖。
[0017] 圖8為協(xié)作緩存興趣處理方法的一項實施例的流程圖。
[0018] 圖9為協(xié)作緩存數(shù)據(jù)處理方法的一項實施例的流程圖。
[0019] 圖10為網(wǎng)絡(luò)單元的一項實施例的示意圖。
[0020] 圖11為通用計算機系統(tǒng)的一項實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 最初應(yīng)理解，盡管下文提供一個或一個以上實施例的說明性實施方案，但可使用 任何數(shù)目的技術(shù)，不管是當前已知還是現(xiàn)有的，來實施所揭示的系統(tǒng)和/或方法。本發(fā)明決 不應(yīng)限于下文所說明的所述說明性實施方案、圖式和技術(shù)，包含本文所說明并描述的示范 性設(shè)計和實施方案，而是可以在所附權(quán)利要求書的范圍以及其均等物的完整范圍內(nèi)修改。
[0022] 內(nèi)容緩存是CON的功能之一，其中內(nèi)容路由器能夠緩存/存儲內(nèi)容。該緩存功能 可以降低網(wǎng)絡(luò)接入成本，也可以顯著降低終端用戶的接入時間。內(nèi)容路由器可以緩存流行 內(nèi)容，其可以是比其他內(nèi)容請求和/或使用較多的內(nèi)容。流行內(nèi)容可先緩存于CON的內(nèi)容 路由器中，然后從內(nèi)容路由器（而非源服務(wù)器或提供商）下發(fā)，從而降低下發(fā)至用戶（請求 人）的時間。協(xié)作緩存是另一可用于CON的特性，CON中的多個內(nèi)容路由器可相互協(xié)作以及 更改已緩存內(nèi)容的信息以改善或優(yōu)化整體緩存性能。然而，如果內(nèi)容路由器間的協(xié)作（實 現(xiàn)協(xié)作緩存）設(shè)計不夠精細，這時通信成本（如為了使協(xié)作及信息交互而在內(nèi)容路由器之 間交互的消息數(shù)量）可能會大大增加。交互消息可以包括關(guān)于什么內(nèi)容對象存儲于一個或 多個內(nèi)容路由器的信息，因此會顯著占用帶寬。此外，交互此種消息增加的延遲可能會延緩 協(xié)作決策制定過程，從而降低效率。
[0023] 例如，協(xié)作緩存的一種方法可以是使用廣播機制，其中每個請求可向所有的協(xié)作 緩存（在協(xié)作內(nèi)容路由器中）發(fā)送，但作為回報，其中一個存儲了請求內(nèi)容的緩存可以回 復(fù)所請求的數(shù)據(jù)。該方法可降低協(xié)作控制流量，但該請求的廣播可能會增加額外的成本。即 便是在比較小型的網(wǎng)絡(luò)（如包含許多內(nèi)容路由器且覆蓋一地理區(qū)域的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）中，向所 有的或多個協(xié)作緩存廣播多個請求消息可能大大增加成本。向協(xié)作緩存（在不同內(nèi)容路由 器中）提供其他協(xié)作緩存中存儲的內(nèi)容的信息以避免成本昂貴的請求廣播和信息交互是 很困難的。
[0024] 本文公開了一種在CON中提供協(xié)作緩存的系統(tǒng)和方法。協(xié)作緩存可基于分布在 CON中的流行內(nèi)容的流行度排行榜。當所述流行度排行信息反映 CON中的實際請求模式時， 所述系統(tǒng)和方法可采用基于內(nèi)容流行度來緩存內(nèi)容的算法。當收集的流行度排行信息有偏 差或部分反映實際請求模式時，所述系統(tǒng)和方法也可采用用于協(xié)作緩存的自適應(yīng)算法和系 統(tǒng)設(shè)計。所述系統(tǒng)和方法不需要向所有協(xié)作緩存廣播請求消息，也不需要在內(nèi)容路由器間 進行大量的消息交互，從而降低成本以及提高CON中協(xié)作緩存的效率。
[0025] 內(nèi)容流行度可在內(nèi)容路由器間以分布式方式測量，其中每個內(nèi)容路由器可實時測 量相應(yīng)內(nèi)容請求的頻率。內(nèi)容路由器通過查看本地內(nèi)容流行度表或數(shù)據(jù)庫（也稱為流行度 排行順序），可以獲得已緩存或已存儲的其他內(nèi)容路由器中內(nèi)容對象的信息。由于在不同的 內(nèi)容路由器中測得的內(nèi)容流行度可能不同，因此不同的內(nèi)容路由器可采用兩段緩存空分設(shè) 計以適應(yīng)流行度的不一致，這種不一致是由流行度排行順序的不匹配導(dǎo)致的。所述兩段緩 存空分可采用額外緩存空間來處理不一致的內(nèi)容請求。也可采用適應(yīng)性緩存劃分算法，基 于不同內(nèi)容路由器的不同不一致性級別，來動態(tài)變更緩存劃分結(jié)果。下文對所述算法和系 統(tǒng)配置進行詳盡描述。
[0026] 圖1示出協(xié)作緩存內(nèi)容路由器100的一個實施例，所述協(xié)作緩存內(nèi)容路由器可用 于在C0N中實施基于流行度排行的協(xié)作緩存。協(xié)作緩存路由器 100可與一個或多個其他內(nèi) 容路由器（未示出）來協(xié)作以緩存內(nèi)容，所述一個或多個緩存路由器可進行相似配置，如下 文所述。協(xié)作緩存內(nèi)容路由器100可包括CS100、PIT120、FIB130以及AFIB140。所述內(nèi)容 存儲容器110可用于（如在存儲或存儲器單元中）緩存（在相對較短的時間內(nèi)）或存儲 (在相對較長時間內(nèi)）內(nèi)容數(shù)據(jù)。CSllO也可接收興趣并將興趣（用戶內(nèi)容請求）與對應(yīng) 的內(nèi)容數(shù)據(jù)（請求內(nèi)容）關(guān)聯(lián)。所述PIT120可為任意形式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如表格、列表或數(shù)據(jù) 庫），用于記錄與跟蹤接收到的正在服務(wù)或等待服務(wù)（直至相應(yīng)的請求內(nèi)容接收完成）的興 趣（內(nèi)容請求）。所述興趣可在PIT120中與接收興趣的協(xié)作緩存內(nèi)容路由器100的下一跳 (或下一跳接口或端口）關(guān)聯(lián)。
[0027] 所述FIB130可為任意數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如表格、列表或數(shù)據(jù)庫），用于將內(nèi)容與相應(yīng)的接 收和轉(zhuǎn)發(fā)興趣和內(nèi)容數(shù)據(jù)的端口或接口（下一跳）關(guān)聯(lián)。FIB130的表項可表示可能轉(zhuǎn)發(fā)內(nèi) 容（興趣和數(shù)據(jù)）的下一跳。所述AFIB140可為基于內(nèi)容可用性/流行度的FIB，所述FIB 將內(nèi)容與相應(yīng)的緩存或存儲內(nèi)容的內(nèi)容路由器（如協(xié)作緩存內(nèi)容路由器）關(guān)聯(lián)。AFIB140 可表示可用內(nèi)容或流行內(nèi)容，所述可用或流行內(nèi)容可以是比其他內(nèi)容請求及訪問多的內(nèi)容 的子集。協(xié)作緩存內(nèi)容路由器100可將AFIB140的更新公布給其他內(nèi)容路由器（如協(xié)作緩 存內(nèi)容路由器）。FIB130及AFIB140可合并為一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)150 (如表格、列表或數(shù)據(jù)庫）。 FIB130及AFIB140可在數(shù)據(jù)平面或轉(zhuǎn)發(fā)平面進行維護和操作（處理內(nèi)容興趣和數(shù)據(jù)）。所 述AFIB140更新可通知到獨立于所述數(shù)據(jù)（或轉(zhuǎn)發(fā)）平面的控制平面上的其他內(nèi)容路由 器，如由不同實體或引擎實施。所述數(shù)據(jù)平面可包括在CON中轉(zhuǎn)發(fā)內(nèi)容信息（興趣和數(shù)據(jù)） 的操作，且所述控制平面可包括與包含數(shù)據(jù)平面操作在內(nèi)的控制網(wǎng)絡(luò)操作相關(guān)的操作。上 述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可存儲在協(xié)作緩存內(nèi)容路由器100的存儲或存儲器單元中并進行維護。
[0028] 圖2示出協(xié)作緩存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)200的一個實施例，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可在協(xié)作緩存內(nèi)容路 由器100中使用。所述協(xié)作緩存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)200可包含F(xiàn)IB210和AFIB220,分別對應(yīng)于FIB130 和AFIB140。所述FIB210可存儲內(nèi)容名稱前綴與對應(yīng)的下一跳接口之間的映射關(guān)系。例 如，所述FIB210可包括表示每個內(nèi)容對象名稱