本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于內(nèi)容流行度的緩存方法及其裝置。

背景技術(shù)：

隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶、個(gè)人設(shè)備以及視頻服務(wù)類業(yè)務(wù)的不斷增加，全球ip流量呈現(xiàn)出“爆炸式”增長。據(jù)網(wǎng)絡(luò)巨頭思科預(yù)測(cè)，到2019年，全球ip流量將達(dá)到每月168eb，相比與2014年的每月59.9eb增長顯著。網(wǎng)絡(luò)流量的快速增長使得“互聯(lián)網(wǎng)擁堵”日趨嚴(yán)重。另外，互聯(lián)網(wǎng)采用基于端到端連接的獨(dú)立服務(wù)模式為每用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，在該模式下，網(wǎng)絡(luò)中熱點(diǎn)內(nèi)容的訪問產(chǎn)生了大量重復(fù)性鏈接和流量。這些重復(fù)性流量肆意消耗網(wǎng)絡(luò)資源，進(jìn)一步加劇了“互聯(lián)網(wǎng)擁堵”，造成網(wǎng)絡(luò)傳輸效能低下，業(yè)務(wù)并發(fā)時(shí)用戶性能難以保障。據(jù)ciscovnimobileforecast統(tǒng)計(jì)，在2014年互聯(lián)網(wǎng)上所有內(nèi)容相關(guān)的流量已經(jīng)占據(jù)超過97.5％的份額。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容訪問存在類似于人類社會(huì)中的“二八”現(xiàn)象，即大部分的用戶集中訪問小部分的熱門內(nèi)容。據(jù)西安交通大學(xué)李國棟等人的研究表明，多于80％的視頻請(qǐng)求被5％的當(dāng)下最流行的視頻內(nèi)容響應(yīng)。如果將這些小部分的熱門內(nèi)容及時(shí)存儲(chǔ)在抵近用戶的網(wǎng)絡(luò)接入端，即可消除網(wǎng)絡(luò)上大量的重復(fù)性流量，改善用戶的用網(wǎng)體驗(yàn)。

現(xiàn)有技術(shù)中，比較經(jīng)典的緩存決策機(jī)制有l(wèi)ce(leavecopyeverywhere)機(jī)制：內(nèi)容對(duì)象在去往目的地的沿途所有節(jié)點(diǎn)緩存；prob(copywithprobability)機(jī)制：每個(gè)沿途節(jié)點(diǎn)都以概率p緩存內(nèi)容對(duì)象,而以概率1-p不緩存內(nèi)容對(duì)象；probcache機(jī)制：內(nèi)容對(duì)象在返回途中的緩存概率與節(jié)點(diǎn)和用戶的距離成反比。但是，這些機(jī)制均沒考慮內(nèi)容對(duì)象的流行度。針對(duì)在緩存決策中考慮內(nèi)容對(duì)象流行度因素以提高緩存效用的問題，ming等人提出了內(nèi)容年齡的概念,即流行度高以及放置于網(wǎng)絡(luò)邊緣的內(nèi)容的年齡更長,目的是使流行度高的內(nèi)容更加靠近網(wǎng)絡(luò)邊緣,從而減少用戶的延遲和網(wǎng)絡(luò)流量。但該文假設(shè)內(nèi)容的流行度已知,而實(shí)際上這種信息的獲知并不容易。hosseinikhayat則從合適地選擇緩存對(duì)象的角度提出了選擇性緩存機(jī)制，中心思想是：如果緩存一個(gè)新到的內(nèi)容需要替換掉一個(gè)對(duì)提升系統(tǒng)性能更有“價(jià)值”的內(nèi)容，那么就沒有必要緩存。但該方法中的“價(jià)值”依賴于對(duì)流行度指標(biāo)t的判斷，而文中的t是一個(gè)預(yù)設(shè)的固定值，所以不能成為一種在線的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種基于內(nèi)容流行度的緩存方法及其裝置，有效提高路由器緩存精確，大大提升緩存系統(tǒng)的性能。

按照本發(fā)明所提供的設(shè)計(jì)方案，一種基于內(nèi)容流行度的緩存方法，包含如下內(nèi)容：

步驟1、將時(shí)間劃分為多個(gè)時(shí)隙，該多個(gè)時(shí)隙為當(dāng)前時(shí)隙的前k個(gè)時(shí)隙，時(shí)隙長度為t；學(xué)習(xí)前k個(gè)時(shí)隙的內(nèi)容對(duì)象，獲取內(nèi)容對(duì)象前k個(gè)時(shí)隙的歷史流行度，k為自然數(shù)；

步驟2、根據(jù)歷史流行度預(yù)測(cè)內(nèi)容對(duì)象在未來時(shí)隙的流行度，獲取預(yù)測(cè)流行度；

步驟3、根據(jù)預(yù)測(cè)流行度，將內(nèi)容對(duì)象的緩存決策建模為0-1背包模型；

步驟4、通過流行度優(yōu)先級(jí)貪婪緩存算法對(duì)0-1背包模型進(jìn)行求解，根據(jù)求解結(jié)果獲取緩存優(yōu)先級(jí)，并根據(jù)緩存優(yōu)先級(jí)對(duì)內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行緩存。

上述的，步驟1包含如下內(nèi)容：將時(shí)間劃分為當(dāng)前時(shí)隙及當(dāng)前時(shí)隙的前k個(gè)時(shí)隙；路由器記錄內(nèi)容對(duì)象當(dāng)前時(shí)隙的請(qǐng)求次數(shù)，每收到內(nèi)容請(qǐng)求時(shí)，對(duì)該內(nèi)容請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的內(nèi)容對(duì)象的請(qǐng)求次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；在內(nèi)容請(qǐng)求階段結(jié)束時(shí)，將記錄結(jié)果保存至路由器請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表中；內(nèi)容對(duì)象的請(qǐng)求次數(shù)與時(shí)隙長度的比值即為內(nèi)容對(duì)象流行度，根據(jù)該比值通過路由器請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表獲取內(nèi)容對(duì)象前k個(gè)時(shí)隙的歷史流行度。

優(yōu)選的，所述的請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表，其維護(hù)內(nèi)容對(duì)象在前k個(gè)時(shí)隙的請(qǐng)求記錄，每經(jīng)過一個(gè)時(shí)隙，請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表進(jìn)行一次更新。

優(yōu)選的，請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表進(jìn)行一次更新，該更新過程內(nèi)容如下：刪除前第k個(gè)時(shí)隙，即當(dāng)前時(shí)隙最遠(yuǎn)時(shí)隙的數(shù)據(jù)，并依次將后一個(gè)時(shí)隙的請(qǐng)求次數(shù)賦給前一個(gè)時(shí)隙中，保持請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表中維護(hù)的是內(nèi)容對(duì)象當(dāng)前時(shí)隙的前k個(gè)時(shí)隙的請(qǐng)求記錄。

上述的，所述的步驟2包含如下內(nèi)容：根據(jù)歷史流行度，通過對(duì)前k個(gè)時(shí)隙設(shè)置相應(yīng)的影響權(quán)重，預(yù)測(cè)內(nèi)容對(duì)象在未來時(shí)隙的流行度。

優(yōu)選的，預(yù)測(cè)內(nèi)容對(duì)象在未來時(shí)隙的流行度，其計(jì)算公式為：

，其中，為內(nèi)容對(duì)象f在第n個(gè)時(shí)隙的流行度，1-λ,(1-λ)²,…,(1-λ)^k分別為第n-1，n-2，…，n-k個(gè)時(shí)隙對(duì)第n個(gè)時(shí)隙內(nèi)容獨(dú)享流行度的影響權(quán)重，

上述的，所述的步驟3中將內(nèi)容對(duì)象的緩存決策建模為0-1背包模型，具體為：將獎(jiǎng)賞因子rf等價(jià)于物品價(jià)值，即vf＝rf；將代價(jià)因子sf等價(jià)于物品重量，即wf＝sf；將路由器的緩存容量m等價(jià)于背包的容量；其中，代價(jià)因子表示內(nèi)容對(duì)象f的尺寸大小，獎(jiǎng)賞因子表示對(duì)于緩存在路由器中的內(nèi)容對(duì)象f在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)所引起的網(wǎng)絡(luò)流量的減少量rf，rf＝pfsft，pf為內(nèi)容對(duì)象f在該時(shí)隙的流行度，t為時(shí)隙長度；確定目標(biāo)函數(shù)maxr表示在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)所獲得的最大收益；確定約束條件且xf∈{0,1},f∈f，xf＝1表示內(nèi)容對(duì)象f緩存在路由器，xf＝0表示內(nèi)容對(duì)象f未緩存在路由器，m為路由器的緩存容量。

優(yōu)選的，所述的步驟4，包含如下內(nèi)容：

步驟41、輸入內(nèi)容對(duì)象的尺寸大小及內(nèi)容對(duì)象的預(yù)測(cè)流行度；

步驟42、初始化路由器剩余緩存容量；

步驟43、根據(jù)預(yù)測(cè)流行度，對(duì)輸入的內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行非升序排列；

步驟44、當(dāng)且僅當(dāng)內(nèi)容對(duì)象的尺寸小于或等于路由器剩余緩存容量時(shí)，緩存該內(nèi)容對(duì)象，并更新路由器剩余緩存容量，否則，不緩存該內(nèi)容對(duì)象；直至遍歷完所有輸入的內(nèi)容對(duì)象。

一種基于內(nèi)容流行度的緩存裝置，包含：

內(nèi)容流行度學(xué)習(xí)模塊，用于通過對(duì)內(nèi)容對(duì)象當(dāng)前時(shí)隙的前k個(gè)時(shí)隙進(jìn)行學(xué)習(xí)，獲取內(nèi)容對(duì)象前k個(gè)時(shí)隙的歷史流行度，其中，k為自然數(shù)；

內(nèi)容流行度預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)歷史流行度通過對(duì)前k個(gè)時(shí)隙設(shè)置相應(yīng)的影響權(quán)重，預(yù)測(cè)內(nèi)容對(duì)象在未來時(shí)隙的流行度；

緩存決策模塊，用于將內(nèi)容對(duì)象在路由器中的最優(yōu)化緩存轉(zhuǎn)化為0-1背包模型，所述的0-1背包模型中：獎(jiǎng)賞因子等價(jià)于物品價(jià)值，將代價(jià)因子等價(jià)于物品重量，將路由器的緩存容量m等價(jià)于背包的容量；

內(nèi)容對(duì)象緩存模塊，用于根據(jù)內(nèi)容流行度優(yōu)先級(jí)貪婪緩存算法對(duì)0-1背包模型進(jìn)行求解，并通過求解結(jié)果獲取緩存優(yōu)先級(jí)，根據(jù)緩存優(yōu)先級(jí)對(duì)內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行緩存。

上述的裝置，所述的內(nèi)容對(duì)象緩存模塊包含：

輸入模塊，用于輸入內(nèi)容對(duì)象及預(yù)測(cè)得到的流行度；

緩存容量初始化單元，用于初始化路由器剩余緩存容量；

內(nèi)容對(duì)象排序單元，用于根據(jù)預(yù)測(cè)得到的流行度對(duì)輸入內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行非升序排列；

內(nèi)容對(duì)象緩存單元，用于根據(jù)0-1背包模型中的代價(jià)因子，得到內(nèi)容對(duì)象的尺寸大小，將內(nèi)容對(duì)象的尺寸大小與路由器剩余緩存容量進(jìn)行比對(duì)，判定是否緩存該內(nèi)容對(duì)象，并根據(jù)判定結(jié)果更新路由器剩余緩存流量，直至遍歷完所有的輸入內(nèi)容對(duì)象。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)容對(duì)象緩存決策機(jī)制中的不足，通過對(duì)內(nèi)容對(duì)象當(dāng)前時(shí)隙的前k個(gè)時(shí)隙的內(nèi)容請(qǐng)求進(jìn)行學(xué)習(xí)，確定其歷史訪問頻率，對(duì)內(nèi)容對(duì)象未來時(shí)隙的流行度進(jìn)行在線預(yù)測(cè)，將緩存最優(yōu)轉(zhuǎn)換為0-1背包問題，根據(jù)預(yù)測(cè)值通過內(nèi)容流行度優(yōu)先級(jí)貪婪緩存算法對(duì)內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行選擇性緩存，有效消除網(wǎng)絡(luò)上重復(fù)性流量，改善用戶用網(wǎng)體驗(yàn)，大大提高緩存精確度及緩存系統(tǒng)的性能，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的裝置示意圖；

圖2為內(nèi)容對(duì)象緩存模塊的示意圖；

圖3為本發(fā)明的方法流程圖；

圖4為緩存決策建模為0-1背包模型的示意圖；

圖5為通過流行度優(yōu)先級(jí)貪婪緩存算法對(duì)0-1背包模型進(jìn)行求解的示意圖；

圖6為流行度優(yōu)先級(jí)貪婪緩存算法流程示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，并通過優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。

實(shí)施例一，參見圖1所示，一種基于內(nèi)容流行度的緩存裝置，包含：

內(nèi)容流行度學(xué)習(xí)模塊，用于通過對(duì)內(nèi)容對(duì)象當(dāng)前時(shí)隙的前k個(gè)時(shí)隙進(jìn)行學(xué)習(xí)，獲取內(nèi)容對(duì)象前k個(gè)時(shí)隙的歷史流行度，其中，k為自然數(shù)；

內(nèi)容流行度預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)歷史流行度通過對(duì)前k個(gè)時(shí)隙設(shè)置相應(yīng)的影響權(quán)重，預(yù)測(cè)內(nèi)容對(duì)象在未來時(shí)隙的流行度；

緩存決策模塊，用于將內(nèi)容對(duì)象在路由器中的最優(yōu)化緩存轉(zhuǎn)化為0-1背包模型，所述的0-1背包模型中：獎(jiǎng)賞因子等價(jià)于物品價(jià)值，將代價(jià)因子等價(jià)于物品重量，將路由器的緩存容量m等價(jià)于背包的容量；

內(nèi)容對(duì)象緩存模塊，用于根據(jù)內(nèi)容流行度優(yōu)先級(jí)貪婪緩存算法對(duì)0-1背包模型進(jìn)行求解，并通過求解結(jié)果獲取緩存優(yōu)先級(jí)，根據(jù)緩存優(yōu)先級(jí)對(duì)內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行緩存。

通過學(xué)習(xí)內(nèi)容對(duì)象當(dāng)前時(shí)隙的前k個(gè)時(shí)隙的內(nèi)容請(qǐng)求，獲取其前k個(gè)時(shí)隙的歷史訪問頻率，并根據(jù)該歷史訪問頻率對(duì)內(nèi)容對(duì)象的未來時(shí)隙的流行度進(jìn)行在線預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)值對(duì)內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行選擇性緩存，解決現(xiàn)有技術(shù)中緩存決策機(jī)制的不足，有效提高緩存精確度與緩存系統(tǒng)的性能。

實(shí)施例二，參見圖1～2所示，與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于：所述的內(nèi)容對(duì)象緩存模塊包含：

輸入模塊，用于輸入內(nèi)容對(duì)象及預(yù)測(cè)得到的流行度；

緩存容量初始化單元，用于初始化路由器剩余緩存容量；

內(nèi)容對(duì)象排序單元，用于根據(jù)預(yù)測(cè)得到的流行度對(duì)輸入內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行非升序排列；

內(nèi)容對(duì)象緩存單元，用于根據(jù)0-1背包模型中的代價(jià)因子，得到內(nèi)容對(duì)象的尺寸大小，將內(nèi)容對(duì)象的尺寸大小與路由器剩余緩存容量進(jìn)行比對(duì)，判定是否緩存該內(nèi)容對(duì)象，并根據(jù)判定結(jié)果更新路由器剩余緩存流量，直至遍歷完所有的輸入內(nèi)容對(duì)象。

通過預(yù)測(cè)得到的內(nèi)容對(duì)象流行度對(duì)輸入對(duì)象進(jìn)行排序，并根據(jù)0-1背包模型的求解結(jié)果進(jìn)行緩存并更新路由器剩余緩存流量，大大提高緩存精確度，保證緩存系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性。

實(shí)施例三，參見圖1～3所示，一種基于內(nèi)容流行度的緩存方法，包含如下內(nèi)容：

步驟1、將時(shí)間劃分為多個(gè)時(shí)隙，該多個(gè)時(shí)隙為當(dāng)前時(shí)隙的前k個(gè)時(shí)隙，時(shí)隙長度為t；學(xué)習(xí)前k個(gè)時(shí)隙的內(nèi)容對(duì)象，獲取內(nèi)容對(duì)象前k個(gè)時(shí)隙的歷史流行度，k為自然數(shù)；

步驟2、根據(jù)歷史流行度預(yù)測(cè)內(nèi)容對(duì)象在未來時(shí)隙的流行度，獲取預(yù)測(cè)流行度；

步驟3、根據(jù)預(yù)測(cè)流行度，將內(nèi)容對(duì)象的緩存決策建模為0-1背包模型；

步驟4、通過流行度優(yōu)先級(jí)貪婪緩存算法對(duì)0-1背包模型進(jìn)行求解，根據(jù)求解結(jié)果獲取緩存優(yōu)先級(jí)，并根據(jù)緩存優(yōu)先級(jí)對(duì)內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行緩存。

將時(shí)間分為多個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙包含用戶請(qǐng)求階段和緩存操作階段。在用戶請(qǐng)求階段，路由器學(xué)習(xí)內(nèi)容對(duì)象在該時(shí)隙的流行度情況。在緩存操作階段，路由器首先根據(jù)已有的多個(gè)歷史時(shí)隙的內(nèi)容流行度信息及在本時(shí)隙用戶請(qǐng)求階段學(xué)習(xí)到的內(nèi)容流行度信息，預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)隙各內(nèi)容對(duì)象的流行度；然后根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，采用內(nèi)容流行度優(yōu)先級(jí)貪婪緩存算法那決定在下一個(gè)時(shí)隙內(nèi)需要緩存的內(nèi)容對(duì)象。根據(jù)歷史訪問頻率，對(duì)內(nèi)容對(duì)象的流行度進(jìn)行在線預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)值對(duì)內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行選擇性緩存，方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，能夠提高緩存精確度與緩存系統(tǒng)的性能。

實(shí)施例四，參見圖1～6所示，一種基于內(nèi)容流行度的緩存方法，包含如下內(nèi)容：

一)、將時(shí)間劃分為多個(gè)時(shí)隙，該多個(gè)時(shí)隙為當(dāng)前時(shí)隙的前k個(gè)時(shí)隙，時(shí)隙長度為t；學(xué)習(xí)前k個(gè)時(shí)隙的內(nèi)容對(duì)象，獲取內(nèi)容對(duì)象前k個(gè)時(shí)隙的歷史流行度，k為自然數(shù)。將時(shí)間劃分為當(dāng)前時(shí)隙及當(dāng)前時(shí)隙的前k個(gè)時(shí)隙；路由器記錄內(nèi)容對(duì)象當(dāng)前時(shí)隙的請(qǐng)求次數(shù)，每收到內(nèi)容請(qǐng)求時(shí)，對(duì)該內(nèi)容請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的內(nèi)容對(duì)象的請(qǐng)求次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；在內(nèi)容請(qǐng)求階段結(jié)束時(shí)，將記錄結(jié)果保存至路由器請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表中；內(nèi)容對(duì)象的請(qǐng)求次數(shù)與時(shí)隙長度的比值即為內(nèi)容對(duì)象流行度，根據(jù)該比值通過路由器請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表獲取內(nèi)容對(duì)象前k個(gè)時(shí)隙的歷史流行度。

優(yōu)選的，所述的請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表，其維護(hù)內(nèi)容對(duì)象在前k個(gè)時(shí)隙的請(qǐng)求記錄，每經(jīng)過一個(gè)時(shí)隙，請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表進(jìn)行一次更新。

優(yōu)選的，請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表進(jìn)行一次更新，該更新過程內(nèi)容如下：刪除前第k個(gè)時(shí)隙，即當(dāng)前時(shí)隙最遠(yuǎn)時(shí)隙的數(shù)據(jù)，并依次將后一個(gè)時(shí)隙的請(qǐng)求次數(shù)賦給前一個(gè)時(shí)隙中，保持請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表中維護(hù)的是內(nèi)容對(duì)象當(dāng)前時(shí)隙的前k個(gè)時(shí)隙的請(qǐng)求記錄。

二)、根據(jù)歷史流行度預(yù)測(cè)內(nèi)容對(duì)象在未來時(shí)隙的流行度，獲取預(yù)測(cè)流行度。

根據(jù)歷史流行度，通過對(duì)前k個(gè)時(shí)隙設(shè)置相應(yīng)的影響權(quán)重，預(yù)測(cè)內(nèi)容對(duì)象在未來時(shí)隙的流行度。

優(yōu)選的，預(yù)測(cè)內(nèi)容對(duì)象在未來時(shí)隙的流行度，其計(jì)算公式為：

，其中，為內(nèi)容對(duì)象f在第n個(gè)時(shí)隙的流行度，1-λ,(1-λ)²,…,(1-λ)^k分別為第n-1，n-2，…，n-k個(gè)時(shí)隙對(duì)第n個(gè)時(shí)隙內(nèi)容獨(dú)享流行度的影響權(quán)重，

三)、根據(jù)預(yù)測(cè)流行度，將內(nèi)容對(duì)象的緩存決策建模為0-1背包模型，具體為：將獎(jiǎng)賞因子rf等價(jià)于物品價(jià)值，即vf＝rf；將代價(jià)因子sf等價(jià)于物品重量，即wf＝sf；將路由器的緩存容量m等價(jià)于背包的容量；其中，代價(jià)因子表示內(nèi)容對(duì)象f的尺寸大小，獎(jiǎng)賞因子表示對(duì)于緩存在路由器中的內(nèi)容對(duì)象f在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)所引起的網(wǎng)絡(luò)流量的減少量rf，rf＝pfsft，pf為內(nèi)容對(duì)象f在該時(shí)隙的流行度，t為時(shí)隙長度；確定目標(biāo)函數(shù)maxr表示在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)所獲得的最大收益；確定約束條件且xf∈{0,1},f∈f，xf＝1表示內(nèi)容對(duì)象f緩存在路由器，xf＝0表示內(nèi)容對(duì)象f未緩存在路由器，m為路由器的緩存容量。

四)、通過流行度優(yōu)先級(jí)貪婪緩存算法對(duì)0-1背包模型進(jìn)行求解，根據(jù)求解結(jié)果獲取緩存優(yōu)先級(jí)，并根據(jù)緩存優(yōu)先級(jí)對(duì)內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行緩存，包含如下內(nèi)容：

輸入內(nèi)容對(duì)象的尺寸大小及內(nèi)容對(duì)象的預(yù)測(cè)流行度；初始化路由器剩余緩存容量；根據(jù)預(yù)測(cè)流行度，對(duì)輸入的內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行非升序排列；當(dāng)且僅當(dāng)內(nèi)容對(duì)象的尺寸小于或等于路由器剩余緩存容量時(shí)，緩存該內(nèi)容對(duì)象，并更新路由器剩余緩存容量，否則，不緩存該內(nèi)容對(duì)象；直至遍歷完所有輸入的內(nèi)容對(duì)象。

內(nèi)容流行度在時(shí)間維度上具有動(dòng)態(tài)可變性，即有些冷門內(nèi)容可能會(huì)在某一短時(shí)間段內(nèi)被頻繁請(qǐng)求。在進(jìn)行緩存決策時(shí)，路由器可能會(huì)把這些偶然訪問的冷門資源當(dāng)做熱門內(nèi)容進(jìn)行緩存。為了減小冷門資源的偶然訪問對(duì)路由器緩存決策的影響，本發(fā)明學(xué)習(xí)前k個(gè)時(shí)隙的內(nèi)容請(qǐng)求并據(jù)此預(yù)測(cè)內(nèi)容對(duì)象在未來一個(gè)時(shí)隙的流行度情況。在內(nèi)容請(qǐng)求階段，路由器記錄內(nèi)容對(duì)象在當(dāng)前時(shí)隙的請(qǐng)求次數(shù)，路由器每收到一個(gè)內(nèi)容請(qǐng)求，對(duì)應(yīng)內(nèi)容對(duì)象的請(qǐng)求次數(shù)加1，并在內(nèi)容請(qǐng)求階段結(jié)束時(shí)，把此記錄結(jié)果保存在路由器的請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表中。該表維護(hù)內(nèi)容對(duì)象在過去k個(gè)時(shí)隙的請(qǐng)求記錄，每經(jīng)過一個(gè)時(shí)隙，請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)表都要進(jìn)行一次更新，刪除最遠(yuǎn)一個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)，并依次把后一個(gè)時(shí)隙的請(qǐng)求次數(shù)賦給前一個(gè)時(shí)隙。內(nèi)容對(duì)象的請(qǐng)求次數(shù)與時(shí)隙長度t的比值即為內(nèi)容對(duì)象的流行度。

定義內(nèi)容流行度表示在第i個(gè)時(shí)隙，內(nèi)容對(duì)象f的請(qǐng)求頻率期望?；趯W(xué)習(xí)到的前k個(gè)時(shí)隙的內(nèi)容流行度，預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)隙的內(nèi)容流行度。在進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，為每個(gè)時(shí)隙設(shè)置不同的影響權(quán)重，并且距離所預(yù)測(cè)時(shí)隙越近，影響權(quán)重越大。這樣做的目的有：(1)近時(shí)隙的流行度更能夠反映出內(nèi)容的熱門趨勢(shì)，這樣可以提高預(yù)測(cè)的精確度；(2)避免由于遠(yuǎn)時(shí)隙的歷史數(shù)據(jù)過大而使系統(tǒng)把一些已經(jīng)不再熱門的資源仍判為熱門內(nèi)容。具體地，用式(1)預(yù)測(cè)內(nèi)容對(duì)象f在第n個(gè)時(shí)隙的流行度。

其中，1-λ,(1-λ)²,…,(1-λ)^k分別為第n-1，n-2，…，n-k個(gè)時(shí)隙對(duì)第n個(gè)時(shí)隙內(nèi)容流行度影響的權(quán)重，

把內(nèi)容對(duì)象的緩存決策問題建模為0-1背包問題，物品價(jià)值vf＝rf，物品重量wf＝sf，背包的容量為路由器的緩存容量m，參見圖4所示，其具體步驟流程如下：

(1)定義代價(jià)因子sf。代價(jià)因子表示內(nèi)容對(duì)象f緩存在接入路由器所付出的成本，即接入路由器的緩存容量開銷，亦為內(nèi)容對(duì)象f的尺寸大小。

(2)定義獎(jiǎng)賞因子rf。獎(jiǎng)賞因子表示對(duì)于緩存在路由器中的內(nèi)容對(duì)象f在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)系統(tǒng)所獲得的收益，即緩存該內(nèi)容對(duì)象所引起的網(wǎng)絡(luò)流量的減少量。rf＝pfsft，其中pf為內(nèi)容對(duì)象f在該時(shí)隙的流行度，通過內(nèi)容流行度學(xué)習(xí)方法與內(nèi)容流行度預(yù)測(cè)方法計(jì)算得到，t為時(shí)隙長度。

(3)定義目標(biāo)函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)maxr表示系統(tǒng)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)所獲得的最大收益，其可以定義為

(4)定義約束條件。約束條件表示在進(jìn)行緩存決策時(shí)系統(tǒng)所受到的限制，本發(fā)明中，約束條件可以定義為且xf∈{0,1},f∈f。xf＝1表示內(nèi)容對(duì)象f緩存在路由器，xf＝0表示內(nèi)容對(duì)象f未緩存在路由器，m為路由器的緩存容量。

參見圖5和6所示，采用內(nèi)容流行度優(yōu)先級(jí)貪婪緩存算法對(duì)所述0-1背包問題進(jìn)行求解，選擇內(nèi)容流行度做為貪婪準(zhǔn)則的最優(yōu)量度標(biāo)準(zhǔn)，流行度大的內(nèi)容對(duì)象優(yōu)先進(jìn)行緩存決策。

本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)中沒有考慮內(nèi)容流行度或設(shè)定內(nèi)容流行度而造成的緩存精確度和緩存性能低得問題，給出基于內(nèi)容流行度的緩存決策機(jī)制，包含內(nèi)容流行度學(xué)習(xí)、內(nèi)容流行度預(yù)測(cè)、緩存決策模型及內(nèi)容流行度貪婪緩存算法，通過歷史訪問頻率，對(duì)內(nèi)容對(duì)象流行度進(jìn)行在線預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)值對(duì)內(nèi)容對(duì)象進(jìn)行選擇性緩存，大大提高其緩存精確度及緩存系統(tǒng)的性能。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請(qǐng)。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請(qǐng)的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請(qǐng)將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。