[发明专利]一种覆盖网络中的数据缓存管理方法

说明书

技术领域

本发明属于信息工程领域，涉及一种覆盖网络中的数据缓存管理的方法。

背景技术

覆盖网络是基于现有的物理通信网络建立的一个虚拟的逻辑网络，覆盖网络不需要修改网络层的协议，无需更换大量网络设备进行重新部署，而是在应用层加入对通信的管理与控制来保证服务质量，可以有效节约成本。目前典型的覆盖网络如P2P网络已经在流媒体、即时消息、在线网络游戏等领域取得了广泛的应用。

一种在覆盖网络中开展的重要需求就是通过一个数据源向多个节点发送数据，称为数据多播，而保证数据多播可靠性与可扩展性的关键是数据缓存管理方法。目前的缓存管理方法是通过将网络中节点的地址与缓存消息的哈希值进行比较，当两者的差值在一个指定的阈值范围内或精确匹配时就将消息缓存到指定节点。这样虽然可以实现比较精确的缓存者（bufferer）定位，但是哈希函数是一种预先定义的计算机制，当有新节点加入到覆盖网络中时哈希函数不能重新进行定义，导致新节点不能成为缓存者，所以这样的缓存管理方法并不适用于动态变化的网络环境，可扩展性较差。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提出了一种能用于动态变化的覆盖网络中的数据缓存管理方法，该方法通过对数据缓存者的均匀选择来实现数据的分布式均匀缓存。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种在覆盖网络中的数据缓存管理方法，包括以下步骤：

S1、源节点SN随机选择一个邻居节点LN并向其发送数据条目i的缓存请求消息R；

S2、当缓存请求消息R到达节点LN时，节点LN将缓存请求消息R的TTL值减1；

S3、节点LN检查本地缓存是否包含缓存请求消息R，如果包含有缓存请求消息R，则将缓存消息R转发给邻居节点，然后循环执行步骤S2；否则执行步骤S4；

S4、节点LN检查缓存请求消息R的TTL值是否为0，如果为0，执行步骤S4-1；否则，执行步骤S4-2：

S4-1、节点LN将缓存请求消息R放入本地缓存，然后执行步骤S5；

S4-2、节点LN生成随机数x，其中，                                                ，比较x与本地缓存的满载率f，其中，满载率f为本地缓存中已存储的数据条目个数与本地缓存所得存储数据条目个数的比值，如果x大于f，则执行步骤S4-1；否则，将缓存请求消息R随机转发给邻居节点；

S5、节点LN向源节点SN发送反馈消息，源节点SN记录数据条目i的缓存者LN，并将数据条目i发送给缓存者LN。

上述TTL的初始值为，其中，s为节点LN的邻居节点个数，N为网络规模。

上述节点LN将缓存请求消息R转发给邻居节点的步骤具体为：

节点LN检查缓存请求消息R的TTL值是否为0，如果为0，将缓存请求消息R的TTL值加1后随机转发给节点LN的邻居节点；否则，直接将缓存请求消息R随机转发给节点LN的邻居节点；

上述节点LN将缓存请求消息R放入本地缓存的步骤具体为：

节点LN检查本地缓存是否满载，如果满载，则删除本地缓存中最早存入的缓存请求消息并将缓存请求消息R放入本地缓存；否则，直接将缓存请求消息R放入本地缓存。

本发明中，当源节点发出缓存请求消息R后，每个收到缓存请求消息R的邻居节点将检查本地缓存中是否包含缓存请求消息R，如果包含并且此时缓存请求消息R的TTL值为0，说明缓存请求消息R应该被缓存到一个已经缓存了缓存请求消息R的节点上，则将缓存请求消息R继续转发到其他节点；如果收到缓存请求消息R的节点不包含缓存请求消息R，则在缓存请求消息R的TTL为0时将缓存请求消息R缓存到本地缓存，否则继续转发缓存请求消息R，在缓存过程中如果缓存区满则将删除最早缓存的消息来释放空间使得R可以被缓存。

 与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：