一种内容扩散的方法及系统与流程

本发明涉及互联网领域，具体涉及一种基于缓存增益计算的内容扩散的方法及系统。

背景技术：

当前在互联网中，视频和内容服务占据了网络流量的大部分。对于互联网服务提供商来说，为了保障服务质量，通常会通过内容分发网络和云服务等技术将大规模的用户请求进行就近和分散处理，一方面降低服务中心的压力，另一方面降低用户的等待时间，提高用户体验。

传统的内容分发方式，都是在不同地区的数据中心部署相应资源，当有用户请求时，根据同一个运营商或者位置就近的原则，指派合适的服务节点。然而，这样的结构仍然存在一些问题，例如：数据中心的位置距离用户依然较远，难以真正的体现“就近”；网络中用户资源巨大，如PC，手机，机顶盒等，但仍然是闲置状态，庞大的资源没有得到合理利用，而部署的资源总量有限，会不断的出现服务瓶颈的问题。

针对上述问题，我们希望可以合理的将网络中用户资源进行利用，从而改善内容服务的质量，提高用户体验。

技术实现要素：

本发明的目的是在于克服传统的内容服务以内容分发网络为主题的结构下问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种内容扩散方法及系统，具体涉及一种基于缓存增益计算的内容扩散的方法及系统是利用用户资源的内容扩散，从而提高服务命中率，提升用户体验。一方面，本发明提供了一种内容扩散的方法，应用于由多个节点构成的系统中，其中每个节点包含候选节点列表；其特征在于，包括以下步骤：

当多个节点中任一节点接收到内容时，根据内容热度计算所述候选节点列表中所有候选节点的缓存增益；多个节点中任一节点根据所有候选节点的缓存增益中选择最大化缓存增益，将最大化缓存增益对应的候选节点确定为待扩散候选节点；多个节点中任一节点将接收到的内容转发到待扩散候选节点。

其中，候选节点列表包括：第一节点列表和第二节点列表，第一节点列表为具有较好链路连接转态的邻居节点列表，第二节点列表为具有相近内容的相似节点列表。

具体地，根据内容热度计算候选节点列表中所有候选节点的缓存增益的步骤中包括：根据内容热度计算获得内容在网络中已缓存内容的被访问概率；多个节点中任一节点根据内容的被访问概率向多个节点发出询问信息，根据询问信息的反馈信息计算内容在多个节点中的候选节点列表中的缓存率；若缓存率小于等于预设值T，则根据以下公式计算出候选节点列表中所有候选节点的缓存增益，具体公式如下：

g_f＝G(pop_f,V,V')

其中，f为待缓存内容、pop_f为内容f的被访问热度、节点的相关特征为V、网络特征通过向量V＇表示。

多个节点中任一节点根据内容的被访问概率向多个节点发出询问信息，根据询问信息的反馈信息计算内容在多个节点中的候选节点列表中的缓存率的步骤包括：多个节点中任一节点根据被访问概率向多个节点中任一节点的第一候选节点发出第一询问信息，第一候选节点向第二候选节点发出第二询问信息，一直到第N个候选节点发出第N询问信息(N为正整数)，根据第一询问信息、第二询问信息以及第N询问信息的反馈信息计算内容的缓存率，具体计算方法如下：利用所述网络中已缓存的内容的节点数量除以TTL(time to live)跳的节点总数量。

另一方面，本发明提供了一种内容扩散的系统，由多个节点构成，每个节点包含接收模块、计算模块、选择模块、发送模块和候选节点列表；其中，

接收模块，用于多个节点中任一节点接收到内容。

计算模块，用于根据当多个节点中任一节点接收到内容时，根据内容热度计算候选节点列表中所有候选节点的缓存增益。

选择模块，用于多个节点中任一节点根据所有候选节点的缓存增益中选择最大化缓存增益，将最大化缓存增益对应的候选节点确定为待扩散候选节点。

发送模块，用于多个节点中任一节点将接收到的内容转发到待扩散候选节点。

具体地，候选节点列表包括：第一节点列表和第二节点列表，第一节点列表为具有较好链路连接转态的邻居节点列表，第二节点列表为具有相近内容的相似节点列表。

计算模块具体用于，根据内容热度计算获得内容在网络中已缓存内容的被访问概率；多个节点中任一节点根据内容的被访问概率向多个节点发出询问信息，根据询问信息的反馈信息计算内容在多个节点中的候选节点列表中的缓存率；若缓存率小于等于预设值T，则根据以下公式计算出所述候选节点列表中所有候选节点的缓存增益，具体公式如下：

g_f＝G(pop_f,V,V')

其中，f为待缓存内容、pop_f为内容f的被访问热度、节点的相关特征为V、网络特征通过向量V＇表示。其中，多个节点中任一节点根据所述被访问概率向所述多个节点中任一节点的第一候选节点发出第一询问信息，第一候选节点向第二候选节点发出第二询问信息，一直到第N个候选节点发出第N询问信息(N为正整数)，根据第一询问信息、第二询问信息以及第N询问信息的反馈信息计算所述内容的缓存率，具体计算方法如下：利用所述网络中已缓存的内容的节点数量除以TTL跳的节点总数量。

本发明的有益效果是：本发明考虑节点能力差异和内容缓存差异的特点，将节点根据网络链路状态和内容缓存相似性进行分组和维护，当有内容请求时，充分考虑内容的稀有性等因素，在有能力对外提供服务和可能有相似兴趣的节点间进行缓存，提高了缓存有效性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种内容扩散的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种扩散方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种内容扩散的系统结构图；

图4为本发明实施例提供的一种内容扩散的系统示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种内容扩散的方法流程图。如图1所示，一种内容扩散的方法，应用于由多个节点构成的系统中，其中每个节点包含候选节点列表，候选节点列表包括：第一节点列表和第二节点列表，第一节点列表为具有较好链路连接转态的邻居节点列表，第二节点列表为具有相近内容的相似节点列表。

该方法包括以下步骤：当多个节点中任一节点接收到内容时，根据内容热度计算候选节点列表中所有候选节点的缓存增益。具体地，根据内容热度计算候选节点列表中所有候选节点的缓存增益的步骤中包括：根据内容热度计算获得内容在网络中已缓存内容的被访问概率；多个节点中任一节点根据内容的被访问概率向多个节点发出询问信息，根据询问信息的反馈信息计算内容在多个节点中的候选节点列表中的缓存率；若缓存率小于等于预设值T，则根据以下公式计算出候选节点列表中所有候选节点的缓存增益，具体公式如下：

g_f＝G(pop_f,V,V')

其中，f为待缓存内容、pop_f为内容f的被访问热度、节点的相关特征为V、网络特征通过向量V＇表示。

其中，多个节点中任一节点根据内容的被访问概率向多个节点发出询问信息，根据询问信息的反馈信息计算内容在多个节点中的候选节点列表中的缓存率的步骤包括：多个节点中任一节点根据被访问概率向多个节点中任一节点的第一候选节点发出第一询问信息，第一候选节点向第二候选节点发出第二询问信息，一直到第N个候选节点发出第N询问信息(N为正整数)，根据第一询问信息、第二询问信息以及第N询问信息的反馈信息计算内容的缓存率，具体计算方法如下：利用所述网络中已缓存的内容的节点数量除以TTL跳的节点总数量。

图2为本发明实施例提供的一种扩散方法的流程图。如图2所示，步骤S201：当多个节点中任一节点接收到内容时，根据内容热度计算获得内容在网络中已缓存内容的被访问概率。

步骤S202：多个节点中任一节点根据被访问概率向多个节点中任一节点的第一候选节点发出第一询问信息，第一候选节点向第二候选节点发出第二询问信息，一直到第N个候选节点发出第N询问信息(N为正整数)，根据第一询问信息、第二询问信息以及第N询问信息的反馈信息计算内容的缓存率，具体计算方法如下：利用所述网络中已缓存的内容的节点数量除以TTL跳的节点总数量。

步骤S:203：若缓存率小于等于预设值T，则根据以下公式计算出候选节点列表中所有候选节点的缓存增益，具体公式如下：

g_f＝G(pop_f,V,V')

其中，f为待缓存内容、pop_f为内容f的被访问热度、节点的相关特征为V、网络特征通过向量V＇表示。

步骤S204：多个节点中任一节点根据所有候选节点的缓存增益中选择最大化缓存增益，将最大化缓存增益对应的候选节点确定为待扩散候选节点。

步骤S205：其中，根据缓存增益计算方法计算每个候选节点的缓存增益，基于最大化增益的目标，选择合适的扩散节点进行内容扩散。

缓存增益可通过内容和网络特征来计算，计算方法包括但不限于：

f为待缓存内容，prob_f是根据内容热度计算出内容在全局的被访问概率；f'是在缓存空间不足时，根据缓存替换规则替换下的内容。b为所要缓存节点的可用带宽。

每个节点p维护两个节点列表作为扩散候选节点：具有较好链路连接状态的邻居节点列表及根据定义的节点距离相近的节点列表。

其中，邻居节点列表中的邻居选择方法是根据节点p与其他节点的网络距离或者可服务性进行选择，如带宽较大、延迟较小、丢包较少等一个或者多个的组合，所选择出的邻居节点列表表示为PN＝{pn₁,...,pn_M}，M为所选择对的邻居节点列表的节点数目。

节点距离可根据实际需求进行定义，包括：内容相似性、位置相近性、内容多样性、行为相似性，以及其中一种或者多种的组合。节点p还需维护一个根据节点距离定义计算出的相近节点列表PS＝{ps₁,...,ps_N}。

多个节点中任一节点将接收到的内容转发到待扩散候选节点。其中待扩散候选节点还需维护节点剩余可缓存空间，节点缓存内容的大小等信息，并将节点距离、网络状态、缓存内容、可用资源等信息与节点以及自身的扩散候选节点进行周期性交换。

步骤S206：结束流程。

若缓存率大于预设值T，则为不扩散内容，所以结束流程。

图3为本发明实施例提供的一种内容扩散的系统结构图。如图3所示，本发明提供了一种内容扩散的系统，由多个节点构成，每个节点包含接收模块101、计算模块102、选择模块103、发送模块104和候选节点列表。

其中，候选节点列表包括：第一节点列表105和第二节点列表106，第一节点列表105为具有较好链路连接转态的邻居节点列表，第二节点列表106为具有相近内容的相似节点列表。

图4为本发明实施例提供的一种内容扩散的系统示意图。如图4所示，本发明提供了一种内容扩散的系统，由多个节点构成，每个节点包含接收模块101、计算模块102、选择模块103、发送模块104和候选节点列表；其中，

接收模块101，用于多个节点中任一节点接收到内容。

计算模块102，用于根据当多个节点中任一节点接收到内容时，根据内容热度计算候选节点列表中所有候选节点的缓存增益。根据内容热度计算获得内容在网络中已缓存内容的被访问概率；多个节点中任一节点根据内容的被访问概率向多个节点发出询问信息，根据询问信息的反馈信息计算内容在多个节点中的候选节点列表中的缓存率；若缓存率小于等于预设值T，则根据以下公式计算出所述候选节点列表中所有候选节点的缓存增益，具体公式如下：

g_f＝G(pop_f,V,V')

其中，f为待缓存内容、pop_f为内容f的被访问热度、节点的相关特征为V、网络特征通过向量V＇表示。其中，多个节点中任一节点根据所述被访问概率向所述多个节点中任一节点的第一候选节点发出第一询问信息，第一候选节点向第二候选节点发出第二询问信息，一直到第N个候选节点发出第N询问信息(N为正整数)，根据第一询问信息、第二询问信息以及第N询问信息的反馈信息计算所述内容的缓存率，具体计算方法如下：利用所述网络中已缓存的内容的节点数量除以TTL跳的节点总数量。

选择模块103，用于多个节点中任一节点根据所有候选节点的缓存增益中选择最大化缓存增益，将最大化缓存增益对应的候选节点确定为待扩散候选节点。

发送模块104，用于多个节点中任一节点将接收到的内容转发到待扩散候选节点。

具体地，候选节点列表包括：第一节点列表105和第二节点列表106，第一节点列表105为具有较好链路连接转态的邻居节点列表，第二节点列表106为具有相近内容的相似节点列表。

本发明的有益效果是：本发明考虑节点能力差异和内容缓存差异的特点，将节点根据网络链路状态和内容缓存相似性进行分组和维护，当有内容请求时，充分考虑内容的稀有性等因素，在有能力对外提供服务和可能有相似兴趣的节点间进行缓存，提高了缓存有效性。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。