一种基于可编程交换机的网内缓存方法技术

本发明专利技术公开了一种基于可编程交换机的网内缓存方法，在网络中选取部分节点作为内容缓存节点，内容缓存节点由缓存服务器和可编程交换机组成，当内容请求数据包经过内容缓存节点时，可以判断本内容缓存节点中缓存服务器是否缓存有内容请求的内容(热点内容)。对于缓存服务器缓存内容的请求将在缓存服务器中被响应，而不用传输到内容提供服务器。本发明专利技术通过将热点内容缓存在网络中，降低了用户对热点请求的响应时延；同时，因为热点内容请求在内容缓存节点被响应，所以内容提供服务器需要处理的请求减少了，降低了内容提供服务器的负载；此外，大多内容请求的流量在网络中被响应了，降低了网络中的流量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可编程交换机的网内缓存方法
本专利技术属于内容缓存
，更为具体地讲，涉及一种基于可编程交换机的网内缓存方法。
技术介绍
网络内容服务商为了满足用户对于高效网络服务的需求，并降低自己的服务器负载，一般使用内容缓存技术将用户请求分担给离用户较近的内容缓存节点处理。由于内容缓存节点的硬件资源有限，不可能缓存所有的内容。热点内容往往会比其它的内容收到更多的请求，是内容缓存技术有效的先决条件。内容缓存节点只需要缓存部分内容即热点内容便可以有效地减少请求响应时延以及降低服务器的负载。现有的内容缓存方案，主要分为缓存服务器缓存以及网内缓存，CDN和CCN分别是这两类缓存方案中最为经典的两种。但这两种缓存方案仍然有各自的不足：CDN的全称是ContentDeliveryNetwork，即内容分发网络，其通过在网络边缘部署缓存服务器实现内容缓存，没有实现内容的网内缓存，此外它还需要复杂的DNS解析机制以及消耗更多的硬件资源；CCN的全称是ContentCentricNetwork，即内容中心网络，其使用路由器做高速网内缓存，但它目前没有成熟的硬件支持并且部署需要改变现有整个网络体系，距离部署落地还需要很长的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有内容缓存方案的不足，提供一种基于可编程交换机的网内缓存方法，以减少内容请求响应时延，降低服务器负载并减少网络流量。为实现上述专利技术目的，本专利技术基于可编程交换机的网内缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、网络的硬件处理在被测网络中选取一部分节点作为内容缓存节点，内容缓存节点由可编程交换机与缓存服务器组成，可编程交换机上配置有用于识别热点内容(网络中流行度较高的内容)的match-action(匹配-动作)表，缓存服务器中缓存有热点内容；(2)、用户的内容获取(2.1)、用户将自己需要获取的内容的内容名，封装至内容请求数据包，发送至指定内容提供服务器；(2.2)、依据内容请求数据包是否经过内容缓存节点，分为两种情况：如果不经过，内容请求数据包会发送至内容提供服务器，执行步骤(2.6)，如果经过，执行步骤(2.3)；(2.3)、内容请求数据包经过内容缓存节点时，内容缓存节点中的可编程交换机解析内容请求数据包，识别内容请求数据包中的内容名；(2.4)、可编程交换机将内容请求数据包的内容名与match-action(匹配-动作)表中的热点内容名匹配，如果没有匹配成功，则表明对应的内容没有缓存于缓存服务器中，内容请求数据包发送至内容提供服务器，执行步骤(2.6)，如果匹配成功，则表明对应的内容为热点内容，并缓存于缓存服务器中，进行步骤(2.5)；(2.5)、可编程交换机修改内容请求数据包的目的IP地址，将内容请求数据包转发至内容缓存节点中的缓存服务器，执行步骤(2.7)；(2.6)、内容提供服务器接收到内容请求数据包，响应内容请求，响应完毕后结束；(2.7)、缓存服务器接收到内容请求数据包，响应内容请求，响应完毕后结束。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术基于可编程交换机的网内缓存方法，基于CCN(内容中心网络)的网内缓存思想，利用可编程交换机可以灵活解析数据包的特点，在网络中选取部分节点作为内容缓存节点，内容缓存节点由缓存服务器和可编程交换机组成，其中缓存服务器中缓存网络中流行度较高的内容(热点内容)；可编程交换机作为内容请求数据包(简称内容请求)识别设备，当内容请求经过内容缓存节点时，可以判断本内容缓存节点中缓存服务器是否缓存有内容请求的内容(热点内容)。对于缓存服务器缓存内容的请求将在缓存服务器中被响应，而不用传输到内容提供服务器。本专利技术通过将热点内容缓存在网络中，降低了用户对热点请求的响应时延；同时，因为热点内容请求在内容缓存节点被响应，所以内容提供服务器需要处理的请求减少了，降低了内容提供服务器的负载；此外，大多内容请求的流量在网络中被响应了，降低了网络中的流量。附图说明图1是本专利技术基于可编程交换机的网内缓存方法一种具体实施方式的流程图；图2是本专利技术的架构一具体实例图；图3是本专利技术的内容请求数据包结构一具体实例图；图4是GEANT拓扑中选取的不同数目内容缓存节点图，其中，(a)为一个内容缓存节点，(b)为两个内容缓存节点，(c)为三个内容缓存节点，(d)为四个内容缓存节点；图5是BICS拓扑中选取的不同数目内容缓存节点图，其中，(a)为一个内容缓存节点，(b)为两个内容缓存节点，(c)为三个内容缓存节点，(d)为四个内容缓存节点，(e)为五个内容缓存节点，(f)为六个内容缓存节点；图6是不同数量内容缓存节点，不同缓存命中率的内容请求响应时延曲线图，其中，(a)为GEANT拓扑，(b)为BICS拓扑；图7是不同数量内容缓存节点，不同缓存命中率的服务器处理数据包数曲线图，其中，(a)为GEANT拓扑，(b)为BICS拓扑。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。图1是本专利技术基于可编程交换机的网内缓存方法一种具体实施方式的流程图。在本实施例中，如图1所示，本专利技术基于可编程交换机的网内缓存方法包括以下步骤：步骤S1：网络的硬件处理在被测网络中选取一部分节点作为内容缓存节点，内容缓存节点由可编程交换机与缓存服务器组成，可编程交换机上配置有用于识别热点内容(网络中流行度较高的内容)的match-action(匹配-动作)表，缓存服务器中缓存有热点内容。在本实施例中，网络架构如图2所示，用户1、用户2可通过内容缓存节点访问内容提供服务器，内容缓存节点由可编程交换机与缓存服务器组成。步骤S2：用户的内容获取步骤S2.1：用户将自己需要获取的内容的内容名，封装至内容请求数据包，发送至指定内容提供服务器。在本实施例中，用户将自己需要获取的内容的内容名，放入内容请求数据包的cname字段，内容请求数据包格式如图3所示，发送至指定内容提供服务器，并设置type为0，表示此数据包是一个请求数据包。步骤S2.2：依据内容请求数据包是否经过内容缓存节点，分为两种情况：如果不经过，内容请求数据包会发送至内容提供服务器，执行步骤S2.2，如果经过，执行步骤S2.3。步骤S2.3：内容请求数据包经过内容缓存节点时，内容缓存节点中的可编程交换机解析内容请求数据包，识别内容请求数据包中的内容名。在本实施例中，如图2所示，用户1、2发送的内容请求数据包经过内容缓存节点，此时，内容缓存节点中的可编程交换机解析内容请求数据包，识别内容请求数据包中的内容名。步骤S2.4：可编程交换机将内容请求数据包的内容名与match-action(匹配-动作)表中的热点内容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可编程交换机的网内缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)、网络的硬件处理/n在被测网络中选取一部分节点作为内容缓存节点，内容缓存节点由可编程交换机与缓存服务器组成，可编程交换机上配置有用于识别热点内容(网络中流行度较高的内容)的match-action(匹配-动作)表，缓存服务器中缓存有热点内容；/n(2)、用户的内容获取/n(2.1)、用户将自己需要获取的内容的内容名，封装至内容请求数据包，发送至指定内容提供服务器；/n(2.2)、依据内容请求数据包是否经过内容缓存节点，分为两种情况：如果不经过，内容请求数据包会发送至内容提供服务器，执行步骤(2.6)，如果经过，执行步骤(2.3)；/n(2.3)、内容请求数据包经过内容缓存节点时，内容缓存节点中的可编程交换机解析内容请求数据包，识别内容请求数据包中的内容名；/n(2.4)、可编程交换机将内容请求数据包的内容名与match-action(匹配-动作)表中的热点内容名匹配，如果没有匹配成功，则表明对应的内容没有缓存于缓存服务器中，内容请求数据包发送至内容提供服务器，执行步骤(2.6)，如果匹配成功，则表明对应的内容为热点内容，并缓存于缓存服务器中，进行步骤(2.5)；/n(2.5)、可编程交换机修改内容请求数据包的目的IP地址，将内容请求数据包转发至内容缓存节点中的缓存服务器，执行步骤(2.7)；/n(2.6)、内容提供服务器接收到内容请求数据包，响应内容请求，响应完毕后结束；/n(2.7)、缓存服务器接收到内容请求数据包，响应内容请求，响应完毕后结束。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于可编程交换机的网内缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、网络的硬件处理
在被测网络中选取一部分节点作为内容缓存节点，内容缓存节点由可编程交换机与缓存服务器组成，可编程交换机上配置有用于识别热点内容(网络中流行度较高的内容)的match-action(匹配-动作)表，缓存服务器中缓存有热点内容；
(2)、用户的内容获取
(2.1)、用户将自己需要获取的内容的内容名，封装至内容请求数据包，发送至指定内容提供服务器；
(2.2)、依据内容请求数据包是否经过内容缓存节点，分为两种情况：如果不经过，内容请求数据包会发送至内容提供服务器，执行步骤(2.6)，如果经过，执行步骤(2.3)；
(2.3)、内容请求数据包经过内容缓存节点时，内容缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雄，周坪，任婧，徐世中，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51