[发明专利]一种非均匀文件流行度下的编码缓存方法

说明书

本发明公开了一种非均匀文件流行度下的编码缓存方法。方法实施过程包括文件分组和分割、设计预缓存内容和交付内容、设计用户解码过程、优化参数以及缓存共享。根据各文件的流行概率，将文件分组并对分组后的文件设计相应的预缓存内容和交付内容，通过优化分组和分割时涉及的参数，使得交付的平均速率最小。当用户缓存大小不满足优化问题中的特定约束时，需要使用缓存共享来实现对应的设计过程。

技术领域

本发明属于信息论技术领域，尤其涉及一种非均匀文件流行度下的编码缓存方法。

背景技术

在以往对编码缓存问题的研究中，大多数工作都是假设文件概率相等，所关心的目标量为交付时的最坏情况速率。但在实际生活中，视频网站上往往会有热度高的视频文件和冷门的视频文件，用户们更有可能去访问流行程度高的视频而非那些冷门视频，此时服务器应该根据文件的流行程度，在有限的用户本地缓存大小的约束下，预缓存相应内容到用户中，使得交付的平均速率尽量小。

发明内容

本发明目的在于提供一种非均匀文件流行度下的编码缓存方法,以解决在有限的用户本地缓存大小的约束下，预缓存相应内容到用户中，使得交付的平均速率尽量小的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

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，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，p_di表示用户i所请求的文件W_di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。