用于串流存储装置中的高效内容高速缓冲存储的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及内容中心网络（CCN)。更具体来说，本发明涉及用于CCN中的高 效内容高速缓冲存储的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 因特网和电子商务的增殖持续激发网络行业中的革命性改变。当今，从在线电影 观看到每日新闻递送、零售销售和即时消息接发，大量的信息交换是在线进行的。越来越多 数目的因特网应用程序也在变成移动的。然而，当前因特网在主要基于位置的寻址方案上 操作。两种最普遍存在的协议：因特网协议（IP)和以太网协议，都是以基于位置的地址为 基础。也就是说，内容的消费者仅可通过从与物理对象或位置接近地相关联的地址（例如， IP地址或以太网媒体接入控制（MAC)地址）明确请求内容而接收所述内容。此限制性寻址 方案正变得逐渐更不足以满足不断改变的网络需求。
[0003] 最近，行业中已经提出内容中心网络（CCN)架构。CCN带来内容输送的新方法。并 非在应用级将网络业务视为内容在其上行进的端到端对话，而是基于内容的唯一名称来请 求或返回内容，且网络负责将内容从提供者路由到消费者。应注意，内容包含可在通信系统 中输送的数据，包含例如文本、图像、视频和/或音频等任何形式的数据。消费者和提供者 可为在计算机旁的人或在CCN内部或外部的自动过程。一条内容可指代整个内容或内容的 相应部分。举例来说，报纸文章可能由体现为数据包的多条内容表示。一条内容也可与元 数据相关联，所述元数据以例如验证数据、创建日期、内容所有者等信息来描述或增强所述 条内容。
[0004] 在CCN中，内容对象和兴趣是由其名称识别，通常是阶层式结构化可变长度识别 符（HSVLI)。当在CCN节点处接收到对一条内容的兴趣时，检查本地内容高速缓冲存储器以 查看正请求的内容是否存在。另外，CCN节点可选择性高速缓冲存储流行的内容对象以增 加网络响应速率。
【发明内容】
[0005] 本发明的一个实施例提供用于将内容数据高速缓冲存储到内容中心网络CCN中 的串流存储装置的系统。所述系统维持存储器内索引表。所述索引表中的相应条目指定所 述串流存储装置中的磁盘位置。在操作期间，所述系统接收内容包，基于所述内容包中包含 的一或多个标头字段计算用于所述内容包的索引，将所述计算的索引映射到所述存储器内 索引表中的对应条目，将所述内容包写入到所述串流存储装置中，且基于所述内容包写入 到的磁盘位置更新所述存储器内索引表中的所述经映射条目。
[0006] 在此实施例的一个变型中，系统维持经配置以参考待决磁盘操作的存储器内操作 缓冲器。
[0007] 在此实施例的另一变型中，存储器内操作缓冲器包含识别所述串流存储装置中的 同一块上的待决磁盘操作集合的链接列表。
[0008] 在此实施例的一个变型中，所述一或多个标头字段包含以下各项中的至少一者： 相似性散列和转发散列。
[0009] 在另一变型中，计算索引涉及将相似性散列和转发散列的组合散列为较短长度 串。
[0010] 在此实施例的一个变型中，系统维持经配置以指向用于写入内容包的下一可用磁 盘位置的尾指针，且在所述串流存储装置中写入内容包之后更新所述尾指针。
[0011] 在此实施例的一个变型中，串流存储装置包含多个磁盘，且索引表中的相应条目 包含磁盘编号和块编号。
[0012] 在此实施例的一个变型中，系统接收兴趣包，计算兴趣包的索引，将兴趣包的索引 映射到存储器内索引表中的条目，从映射到兴趣的索引的条目提取磁盘位置，读取存储在 所提取磁盘位置处的内容数据，且返回所述内容数据作为对兴趣包的响应。
[0013] 在另一变型中，系统增加与内容数据相关联的流行性等级，且响应于确定与内容 数据相关联的流行性等级高于预定等级，系统将内容数据移动到串流存储装置内的流行扇 区以防止内容数据将来被覆写。
【附图说明】
[0014] 图1图解说明根据本发明的实施例的网络的示范性架构。
[0015] 图2呈现说明根据本发明的实施例的SH-Hl组合与磁盘位置之间的示范性映射的 图。
[0016] 图3呈现说明根据本发明的实施例的示范性磁盘块的格式的图。
[0017] 图4呈现说明根据本发明的实施例的含有内容对象片段的示范性磁盘块的图。
[0018] 图5呈现呈现根据本发明的实施例的CCN启用节点的示范性架构的图。
[0019] 图6呈现说明根据本发明的实施例的用于串流存储装置中的内容高速缓冲存储 的示范性数据结构的图。
[0020] 图7A呈现说明根据本发明的实施例的串流存储装置的示范性第一时间初始化过 程的流程图。
[0021] 图7B呈现说明根据本发明的实施例的在干净关闭之后的示范性初始化过程的流 程图。
[0022] 图7C呈现说明根据本发明的实施例的在不正常关闭之后的示范性初始化过程的 流程图。
[0023] 图8呈现说明根据本发明的实施例的处理兴趣的过程的流程图。
[0024] 图9呈现说明根据本发明的实施例的块读取过程的图。
[0025] 图10呈现说明根据本发明的实施例的处理串流存储装置中的接收内容对象的过 程的图。
[0026] 图11呈现说明根据本发明的实施例的在响应于兴趣的DM读取之后的示范性检 验过程的图。
[0027] 图12呈现说明根据本发明的实施例的在响应于内容对象的DMA读取之后的示范 性系统过程的图。
[0028] 图13图解说明根据一实施例的用于串流存储装置中的内容高速缓冲存储的示范 性系统。
[0029] 在图式中，相同参考数字指代相同图式元件。
【具体实施方式】
[0030] 概述
[0031] 本发明的实施例提供用于在串流存储装置中高速缓冲存储内容数据且产生存储 器内索引表以允许快速内容检索的系统和方法。更具体来说，内容对象的CCN名称或对应 散列函数经向下散列到较小大小的索引串，其用以对存储器内高速缓冲存储器表编索引。 存储器内高速缓冲存储器表中的条目识别内容对象经高速缓冲存储的对应位置。由于磁盘 存取等待时间，系统建立存储器内操作缓冲器以在兴趣和内容对象等待处理时保持所述兴 趣和内容对象。
[0032] 一般来说，CCN使用两个类型的消息：兴趣和内容对象。兴趣携载内容对象的阶 层式结构化可变长度识别符（HSVLI)，也称为"名称"，且充当针对所述对象的请求。如果网 络元件（例如，路由器）接收到对同一名称的多个兴趣，那么其可聚合那些兴趣。沿着关于 匹配内容对象的兴趣的路径的网络元件可高速缓冲存储且返回所述对象，从而满足所述兴 趣。内容对象遵循兴趣到所述兴趣的起源的反向路径。除了其它信息之外，内容对象含有 同一 HSVLI、对象的有效负载和用以将HSVLI绑定到有效负载的密码信息。
[0033] 本发明中使用的术语大体上如下界定（但其解译不限于此）：
[0034] "HSVLI":阶层式结构化可变长度识别符，也称为名称。其是名称组件的有序列表， 其可为可变长度八位位组串。以人可读形式，其可以例如ccnx :/path/part的格式表示。不 存在主机或查询串。如上所述，HSVLI涉及内容，且它们能够表示用于内容的有组织结构且 至少部分对人有意义是合意的。HSVLI的个别组件可具有任意长度。此外，HSVLI可具有明 确定界的组件，可包含任何字节序列，且不限于人可读字符。最长前缀匹配查找在以HSVLI 转发包时是重要的。举例来说，指示对"/parc/home/bob"的兴趣的HSVLI将匹配"/pare/ home/bob/test. txt"和"/parc/home/bob/bar. txt"两者。在名称组件的数目方面，最长匹 配被视为最佳的，因为其是最特定的。
[0035] "兴趣":对内容对象的请求。兴趣指定HSVLI名称前缀和其它任选的选择器，所述 选择器可用以在具有相同名称前缀的多个对象当中进行挑选。名称匹配兴趣名称前缀和选 择器的任何内容对象满足所述兴趣。
[0036] "内容对象"：响应于兴趣而发送的数据对象。其具有经由密码签名而绑定在一起 的HSVLI名称和内容有效负载。任选地，所有内容对象具有由内容对象的SHA-256摘要组 成的隐式终端名称组件。在一个实施例中，隐式摘要不在线上传送，但在需要时在每一跃点 处计算。
[0037] "相似性散列"：在兴趣中，名称和称为选择器的几个字段限制了匹配所述兴趣的 可能内容对象。它们结合在一起唯一地识别所述兴趣中的查询。相似性散列是在这些字段 上的散列。具有相同SH的两个兴趣被视为相同查询。
[0038] "转发散列":