基于内容流行度和节点中心度的协同缓存策略

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随着互联网通信逐渐由主机间端到端的通信为主转变为满足用户需求的多媒体音视频等内容获取为主,现有的通信网络已不适应这种变化,由此学术界提出了以通信内容为核心的内容中心网络(Content Centric Network,CCN)。其显著特点是可以利用网络节点缓存通信内容以提高整体网络服务性能。缓存决策策略决定哪些内容对象应该被缓存以及从网络中选择哪些路由节点进行缓存,其优劣特性直接影响了整体网络服务质量。近些年来,关于面向内容中心网络的缓存决策策略研究受到学者和科研机构越来越多的关注,已成为了一个热点研究课题。当前内容中心网络的缓存决策策略大都没有综合考虑内容请求分布规律、整体网络系统功耗、路由节点处理能力以及节点间的协同等因素,而这些因素对网络服务质量具有重要的影响。路由节点在缓存内容对象时不综合考虑节点间的协同关系,就会导致网络中出现缓存内容冗余、节点负载不均的现象;不考虑内容分布规律的随意缓存,将会导致缓存系统中的内容对象被频繁替换,影响整体缓存系统的内容命中率。为此,提出了基于内容流行度和节点中心度的协同缓存策略(Caching based on Content Popularity and Node Centrality,CCPNC)。CCPNC缓存策略综合考虑了内容流行情况与节点分布规律,能够对不同流行度的内容对象分类缓存,并调动网络内核心路由节点与非核心路由节点协同工作。该缓存策略既能利用核心路由节点缓存资源为更大范围内的用户提供更快的流行内存服务,又能避免核心路由节点位于不必要的高频率缓存替换之中,与此同时利用了非核心路由节点的缓存资源,为用户提供更便捷的非流行内容服务。最后通过仿真实验发现,CCPNC缓存策略能够有效地均衡内容对象在网络缓存系统中的分布,提升内容中心网络的缓存命中率,缩短内容回传的平均路由跳数和平均请求时延。
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