[发明专利]一种非均匀文件流行度下的编码缓存方法

权利要求书

1.一种非均匀文件流行度下的编码缓存方法，定义a,b为两个任意整数，定义符号符号符号|A|表示集合A的基数，即集合元素的个数，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、文件分组和分割：N个文件W_N-1,...,W₁,W₀的流行概率p_N-1,...,p₁,p₀服从非均匀分布，且p_N-1≥...≥p₁≥p₀，每个文件大小为F比特；将这N个文件进行分组和分割，按照文件的概率从大到小将N个文件分为三组，第一组的文件数为N₁，第二组的文件数为N₂，第三组的文件数为N-N₁-N₂，并将第二组文件分割为互不相交且同等大小的份子文件，各子文件表示为|θ|＝r，其中r是一个与K,M,N相关的参数，K表示用户数，M表示用户的缓存大小；

步骤2、设计预缓存内容和交付内容：在预缓存阶段，服务器根据文件分组后的情况，分别将各组文件预缓存到用户中，以满足用户缓存大小约束；在交付阶段，用户会向服务器发出文件请求，用d＝(d₁,d₂,...,d_K)表示K个用户请求的文件索引向量；服务器在收到用户的文件请求，需要发送交付内容给网络中的用户；

步骤3、设计用户解码过程：用户结合本地预缓存内容和服务器的交付内容解码出所请求的文件；

步骤4、优化参数：步骤1中对文件的分组设定了相关参数，当用户缓存大小M满足特定约束情况时，即根据用户缓存大小M和目标量平均速率优化整数解(N₁,N₂,r)，其中Ε_d表示对所有的用户请求下的交付速率做期望，R_d表示在索引请求向量d＝(d₁,d₂,...,d_K)下需要的交付速率，表示用户i所请求的文件的流行概率；

步骤5、缓存共享：当用户缓存大小M不满足步骤4中的特定约束情况时，即时，在M附近取两个满足特定约束条件的M₁,M₂(M₁＜M＜M₂)，并分别以M₁和M₂作为优化问题的输入，得到最优整数解和并对这两个特定条件的M₁和M₂使用缓存共享。

2.根据权利要求1所述的非均匀文件流行度下的编码缓存方法，其特征在于，所述步骤2中设计预缓存内容和交付内容的过程，包括预缓存阶段的用户缓存内容和不同用户需求下交付阶段的交付内容，具体包括以下步骤：

步骤2.1、预缓存阶段：

对于第一组文件，将其全部存于所有用户的缓存中；

对于第二组文件，用户i∈[K]预缓存W_n,θ,n∈[N-N₁-N₂:N-1-N₁],i∈θ在本地缓存中，其中W_n,θ表示第二组文件W_n被分割后的各子文件；

对于第三组文件，所有用户都不缓存；

步骤2.2、交付阶段：设请求第一组文件的用户集为φ₁，请求第二组文件的用户集为φ₂，请求第三组文件的用户集为φ₃；

对于用户集φ₁，服务器不发送内容；

对于用户集φ₂，对任意集合当|S|＝r+1时，发送交付内容其中表示比特异或操作，表示第二组文件被分割后的子文件；

对于用户集φ₃，直接发送所请求的文件。

3.根据权利要求1所述的非均匀文件流行度下的编码缓存方法，其特征在于，步骤4中使最小的最优整数解(N₁,N₂,r)为：

其中表示文件的流行概率，K₂(d)表示请求第二组文件的用户数量，N_t(d)表示第三组文件被请求的个数。