对内容中心网络中缓存的 研究及现状分析

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1、对内容中心网络中缓存的研究及现状分析1引言随着互联X业务的爆炸式的发展，宽带化、个性化、内容海量化已经成为了互联X发展的主旋律，这也对现有TCP/IPX络架构提出了新的要求。目前互联X中广泛采用仍然是点对点的通信，需要指定源主机的IP地址、目标主机的IP地址，建立主机之间的通话。这种方式虽然简单，但不能适应不断增长的信息访问要求。CX络以内容为中心，摒弃了传统TCP/IPX络架构，通过中间路由节点进行数据缓存，解决了海量信息请求的问题。以内容为中心就是整个X络的需求是内容，而不是主机，即C不再关心内容存储在哪里，而仅关心内容本身。传输模式由传

2、统的“推”改为“拉”，转发机制由传统的存储转发演进为缓存转发，使得CX络能够有效地支持内容业务。因此，缓存节点的选取以及如何有效地缓存成为了CX络中研究的热点。2C系统模型CX络的主要特点是以内容为中心的请求应答机制和X内缓存技术。X络中的每个节点都具备了缓存功能，当数据包沿请求路径返回时，节点有选择的进行数据包的缓存。当有相同的用户请求到达该节点时，节点可以直接返回该数据，有效地提高了X络资源的利用，避免了不必要的请求转发。如图1所示C节点的转发模型，当兴趣包到达节点时，首先查看节点的CS中是否存在匹配的内容，若匹配，直接将数据包返回;反之

3、，查询PIT中是否存在该兴趣包的请求记录，若存在，则将本次请求端口添加到PIT匹配条目中。如不存在，查询FIB表格，若FIB中存3C缓存研究C作为一个新的X络体系架构，它的缓存也有别于现有的TCP/IP架构。在现有的缓存研究中，P2P(PeertoPeer)、等技术已经非常的完善，并且得到了商用，但是这些都位于应用层，存在大量冗余数据传输，X络资源利用率不高。C是一个线性存储的X络，其所呈现出来的缓存透明化、泛在化和细粒度化等新的发展趋式，致使传统的理论、模型和方法均无法直接无缝的移植到C缓存系统中。因此，针对CX络的特性，许多国家都开展了C

4、X络缓存的研究，并提出了创造性的研究成果，以下分别从CX络缓存决定策略和缓存替换策略两个方面对现有缓存工作进行介绍。3.1缓存决定策略缓存决定策略主要是为了解决当某一数据到达缓存节点时，是否缓存该数据和如何缓存的问题。在传统的CD策略，是对LCE的改进，降低缓存冗余性。提出的缓存策略都属于隐式协同的策略，考虑内容的流行度，进行概率性的缓存。该类型的策略能够很好地提高用户请求的命中率，同时减小了内容替换的频率。但现有的流行度设计不符合CX络的Chunk模型。当前对CX络内容缓存方面虽然也取得了一些进步，有的也给出了数学模型，但总体上还处于一种理

5、论研究的初级阶段，要想实际应用还有许多问题有待解决。3.2缓存替换策略缓存替换策略主要是解决缓存空间已满时，应该删除缓存中的哪些内容以腾出存储空间。在传统的缓存替换算法中，绝大多数算法是利用访问频率或者访问时间为标准来制定的。在信息中心X络中，要求缓存工作在线速条件下，因此缓存替换算法应该尽可能的高效。现有C文献中最常见的置换策略是最近最少使用策略LRU，在该策略中，最近最少使用的数据块将被率先置换。文献[8]中提出了_种最近最少访问频率策略LRFU。该算法为缓存空间中的每一个内容缓存项中维护_个权值，用来表示该内容是否被替换。但由于该参数值

6、固定，无法动态适应访问模式的变化，因而会造成缓存系统性能下降。文献[9]提出_种基于流行度偏好的置换策略：每次随机选择两个数据块，将其中具有更高流行度的数据块置换掉，通过这种设计试图使流行度低的数据块更长时间停留在缓存内，保证CX络中不同流行度的内容能够分布均匀，但该策略存在流行度低的数据块可能长期无法被置换的问题，不能达到良好效果。3.3存在问题现有的CX络缓存研究还处于初级阶段，各种问题解决方案不够完善，缺乏CX络总体考虑。不同的应用面向的内容对象具有高度异质性，典型的如Web对象、用户产生内容(UGC)、VoD对象和文件共享对象。这些对

7、象在空间的规模、对象大小、对象流行度方面有着很大的差异。同时，现有的文献研究中大多以流行度作为其内容价值的衡量标准，这是不完善的，不同类别内容的价值不能够完全以流行度的高低显示出来，例如政治、经济方面的内容，流行度不_定很高，但内容的价值却很大。因此，流行度分析模型有待进一步的完善。4结束语目前，现有的X络架构已难以满足人们日益增长的各种内容需求，内容逐渐成为X络的主体。作为未来X络研究的重要技术，内容中心X络摆脱了传统体系结构对信息的束缚，使内容成为体系结构的设计中心，通过X络内容路由器节点进行内容的缓存，解决了海量信息高效传输的问题。本文

8、综述分析了CX络中内容缓存的问题，首先对现有文献中提出的各种缓存策略进行了分析，提出各自存在的问题。