数据中心网络泛在缓存方法技术

本发明专利技术提出一种数据中心网络泛在缓存方法，包括以下步骤：S1：用户主机向数据中心网络发送文件读取请求，其中，读取请求中包括文件名称；S2：根据文件名称在数据中心网络的多个主机中搜索文件名称所对应文件的原始地址，并将根据原始地址读取与原始地址对应的文件；S3：将读取到的文件存在用户主机缓存中，并生成缓存控制协议；以及S4：当其它用户主机请求读取文件时，根据数据转发规则和数据转发规则从数据中心网络的多个用户主机中获得文件。根据本发明专利技术实施例的方法，通过缓存控制协议选取离请求用户主机最近的缓存主机，并从该缓存主机中读取数据，减少了网络流量的占用，同时其过程不需要集中控制器参与，因此保证了数据中心的可扩展性。

【技术实现步骤摘要】
数据中心网络泛在缓存方法
本专利技术涉及网络
，特别涉及一种数据中心网络泛在缓存方法。
技术介绍
随着数据中心规模的扩大，不仅主机和交换机设备数量剧增，应用程序的数量和种类同样变得愈来愈多，这对于数据中心网络性能提出了更加严峻的挑战。常见的基于内容的数据中心服务有分布式计算引擎MapReduce和分布式文件系统GFS等，其对网络带宽有极大需求，因此，网络带宽已经成为了影响数据中心性能的主要瓶颈。现有解决方法主要集中在增加链路数目和链路带宽。以交换机为中心的新型拓扑结构，例如Fat-Tree(胖树)，VL2(虚拟链路层)或者以主机为中心的拓扑结构，例如，BCube(一种高性能的数据中心拓扑结构)，DCell(一种递归定义的数据中心拓扑结构)。另外，还有光链路策略，例如，c-Through(一种混合式数据包交换与电路交换拓扑结构)。但是，这些方法同时也会带来巨大的硬件开销和能耗开销。采用缓存机制可以为数据中心网络有效的提升可用带宽能力，并且不占用任何网络资源。数据中心分布式文件系统，例如，GFS，对每个文件的拷贝存储数量有限，提供缓存可以有效的增加拷贝数量，利于“附近”主机直接读取数据。然而，由于数据中心文件系统的集中控制器(controller)负载过高，主机上的缓存机制需要自行管理数据存储、缓存一致性以及缓存数据发布等功能，不能为控制器添加如何额外负担。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种数据中心网络泛在缓存方法。为达到上述目的，本专利技术的实施例提出一种数据中心网络泛在缓存方法，包括以下步骤：S1：用户主机向数据中心网络发送文件读取请求，其中，所述读取请求中包括文件名称；S2：根据所述文件名称在所述数据中心网络的多个主机中搜索所述文件名称所对应文件的原始地址，并根据所述原始地址读取与所述原始地址对应的文件；S3：将读取到的所述文件存在用户主机缓存中，并生成缓存控制协议，其中，所述缓存控制协议为根据存储所述文件的缓存主机与请求读取所述文件用户主机的位置关系选择所要读取文件的用户主机；以及S4：当其它用户主机请求读取所述文件时，根据所述数据转发规则和数据转发规则从所述数据中心网络的多个用户主机中获得所述文件。本专利技术的一个实施例中，每个用户请求读取文件到所述文件时，将所述文件存在缓存中，生成所述文件的相对地址，并将所述相对地址与所述原始地址关联起来。本专利技术的一个实施例中，所述步骤S3进一步包括：所述用户主机通过自身的循环进程对用户的文件读取请求进行监听，并与所述数据中心网络的控制器进行通信，以生成缓存控制协议。本专利技术的一个实施例中，当所述多个相对地址的任意多个主机将所述文件删除时，从剩余的相对地址中选择与请求读取文件的所述用户主机最近的相对地址，并从所述相对地址所对应的用户主机中读取文件。本专利技术的一个实施例中，当所述用户主机发送的读取请求次数大于预设次数，且未从所述多个相对地址所对应的用户主机中获取请求文件时，从所述原始地址对应的主机中获得请求文件。本专利技术的一个实施例中，所述缓存的数据量超过预设值时，通过LRU规则删除最近最少使用的数据。根据本专利技术实施例的方法，通过缓存控制协议选取离请求用户主机最近的缓存主机，并从该缓存主机中读取数据，减少了网络流量的占用，同时其过程不需要集中控制器参与，因此保证了数据中心的可扩展性。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的数据中心网络泛在缓存方法的流程图；图2为根据本专利技术一个实施例的数据中心网络CCDN的示意图；图3为根据本专利技术一个实施例的循环进程CCDNservice的数据处理流程图；图4为根据本专利技术一个实施例的缓存控制协议CCCP的数据包格式示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。以下结合附图详细描述根据本专利技术实施例的数据中心网络泛在缓存方法。图1为根据本专利技术一个实施例的数据中心网络泛在缓存方法的流程图。如图1所示，根据本专利技术实施例的数据中心网络泛在缓存方法，包括以下步骤：步骤101，用户主机向数据中心网络发送文件读取请求，其中，读取请求中包括文件名称。具体地，用户主机启动两个循环监听进程，其中，一个循环进程，监听由用户主机的应用层程序所发出的文件读取请求，根据该请求中的文件内容名称F，并与数据中心网络的控制器FC进行通信，获得存储文件的原始主机(originalserver)位置OL，并发送内容请求数据包，另一循环进程，监听由CCDN返回的内容请求数据包、内容回复数据包，内容完成数据包以及内容拒绝数据包，并作出相应的处理。在本专利技术的一个实施例中，内容请求数据包包括以下顺序排列的数据项为：IP头部IH，CCDN缓存控制协议头部CH，其中，IP头部IH中的协议名称字段设置为CCCP(CCDNcachingcontrolprotocol，CCDN缓存控制协议)，目的地址字段设置为存储文件原始主机位置OL，源地址字段设置为客户主机位置CLL；CCDN缓存控制协议头部CH中的类型设置为请求(request)。图4为根据本专利技术一个实施例的缓存控制协议CCCP的数据包格式示意图。如图4所示，缓存控制协议CCCP包括多个数据。在本专利技术的一个实施例中，内容回复数据包包括以下顺序排列的数据项为：IP头部IH，CCDN缓存控制协议头部CH，其中，IP头部IH中的协议名称字段设置为CCCP，目的地址字段设置为客户主机位置CLL，若提供文件主机为缓存主机，则源地址字段设置为CAL，若提供文件主机为原始主机，则源地址字段设置为OL；CCDN缓存控制协议头部CH中的类型设置为回复(reply)。在本专利技术的一个实施例中，内容回复数据包包括以下顺序排列的数据项为：IP头部IH，CCDN缓存控制协议头部CH，其中，IP头部IH中的协议名称字段设置为CCCP，若提供文件主机为缓存主机，则目的地址字段设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据中心网络泛在缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：用户主机向数据中心网络发送文件读取请求，其中，所述读取请求中包括文件名称；S2：根据所述文件名称在所述数据中心网络的多个主机中搜索所述文件名称所对应文件的原始地址，并根据所述原始地址读取与所述原始地址对应的文件；S3：将读取到的所述文件存在用户主机缓存中，并生成缓存控制协议，其中，所述缓存控制协议为根据存储所述文件的缓存主机与请求读取所述文件用户主机的位置关系选择所要读取文件的用户主机；以及S4：当其它用户主机请求读取所述文件时，根据所述数据转发规则和数据转发规则从所述数据中心网络的多个用户主机中获得所述文件。

【技术特征摘要】
1.一种数据中心网络泛在缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：用户主机向数据中心网络发送文件读取请求，其中，所述读取请求中包括文件名称；S2：根据所述文件名称在所述数据中心网络的多个主机中搜索所述文件名称所对应文件的原始地址，并根据所述原始地址读取与所述原始地址对应的文件；S3：将读取到的所述文件存在用户主机缓存中，并生成缓存控制协议，其中，所述缓存控制协议为根据存储所述文件的缓存主机与请求读取所述文件用户主机的位置关系选择所要读取文件的用户主机，其中，每个用户主机读取到文件时，将所述文件存在缓存中，生成所述文件的相对地址，并将所述相对地址与原始地址关联起来，以生成所述缓存控制协议；以及S4：当其它用户主机请求读取所述文件时，根据所述缓存控制协议和数据转发规则从所述数据中心网络的多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹，祝铭，朱晶，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：