基于动态流行度与请求代价的命名数据网络缓存策略

郭 晨,郑 烇,丁 尧,王 嵩

(中国科学技术大学 自动化系 未来网络实验室,合肥 230026)

0 概述

为从根本上解决传统IP网络传输效率低的问题,一类以信息为中心的新型网络体系——信息中心网络(Information-Centric Networking,ICN)被提出[1]。命名数据网络(Named Data Networking,NDN)[2]是ICN的主流网络架构之一[3],NDN网络泛在化的缓存能有效减少用户的等待时延,节约带宽资源,减轻服务器负载。NDN网络缓存策略主要分为2个方面:缓存决策与缓存替换。

为高效地进行缓存替换,有不少经典NDN缓存替换策略被提出:LRU对最近最少使用的缓存内容进行替换;LFU对使用频率少的内容进行替换[4];Age-based[5]替换策略则对请求代价小的内容进行替换;CCP[6]结合LRU与LFU的特点,实时计算内容的动态流行度,对动态流行度小的内容进行替换。虽然上述策略不同程度地提高了缓存效果,但都是基于单独因素进行缓存内容的替换,而综合考虑各方面的替换因素将能有效提升缓存性能。

缓存决策方面,NDN缓存的默认策略采用的是LCE(Leave Copy Everywhere),该算法在内容返回路径中的每一个节点都会缓存内容,从而产生大量冗余副本,导致网络缓存资源的利用率降低。针对LCE的缺点,RCOne[7]、Betw[8]、ProbCache[9]、LCD[10]、BetwRep[11]、PopBetw[12]等缓存决策策略相继被提出。RCOne算法在内容返回路径中随机地选择一个节点缓存内容,这种随机化的缓存决策易于实现,但并未考虑内容的热度等信息,对缓存性能的提升有限。Betw算法在内容返回时选择兴趣包请求路径上最重要的节点缓存,其他节点不再缓存。对于不同网络拓扑,该策略都取得了较高的网内节点缓存命中率,并减少了内容传输的平均跳数。……