一种面向多租户网络的边缘网络缓存方法技术

本发明专利技术公开了一种面向多租户网络的边缘网络缓存方法，其包括以下步骤：S1、形成抽象缓存资源记录表；S2、得到运营商文件对象记录表；S3、根据抽象缓存资源记录表得到与该基站对应的文件对象索引表；S4、对各个基站和文件对象进行访问代价建模，得到最优存储方案；S5、更新抽象缓存资源记录表和运营商文件对象记录表；S6、根据更新后的记录表将各个运营商的文件对象映射到具体的物理缓存资源块上，并更新基站的缓存及各个基站对应的文件对象索引表。本发明专利技术将用户的移动性和运营商因素纳入考虑之中，即能够针对不同运营商下的移动用户做出最优的缓存决策，从而提高用户访问数据时缓存的命中率，降低访问时延。

【技术实现步骤摘要】
一种面向多租户网络的边缘网络缓存方法
本专利技术涉及边缘网络缓存领域，具体涉及一种面向多租户网络的边缘网络缓存方法。
技术介绍
在一个边缘无线网络中，分布着一系列的路由器(Router)和大量的基站(BS)，且每个Router和BS都配备有缓存(Cache)，即具有缓存数据的能力；若用户需要的数据已经存储在了本地的缓存节点(Router或BS)内，则直接从缓存节点中获取数据，否则需要从远端服务器获取数据。随着移动互联网的兴起，为了减少骨干网的压力以及减少用户的访问时延，学术界和工业界越来越倾向于将数据文件分布至边沿的缓存节点，为此提出了大量的关于边缘缓存的决策算法。然而，这类缓存策略面临以下的不足：1.该类缓存算法大多都是分布式的，即缓存节点根据自己所了解到的局部信息，独立地运行缓存决策策略，从而决定是否存储该数据文件。然而这类“短视”行为在很多情况下会导致整个系统性能的恶化。如所有的缓存节点都决定存储相同的几个数据文件，这不但大大浪费了整个系统的缓存资源，还会导致网络中绝大部分的请求缓存实效，从而失去了边缘缓存的意义；2.为了使缓存策略更为高效，防止上述情况使得整个网络性能的恶化，很多文献提出了基于协作式的缓存策略，即缓存节点之间需要进行信息共享。然而，缓存节点间广泛的信息共享，需要大量的交互，这些交互信令会花费很大一部分的通信资源，这在要求低时延的网络中是不被提倡的。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种面向多租户网络的边缘网络缓存方法可以减少边缘网络下用户的访问时延，提升用户体验。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：提供一种面向多租户网络的边缘网络缓存方法，其包括以下步骤：S1、将每个基站的缓存单元作为一个逻辑上的缓存单元，得到若干个逻辑缓存单元；将每个逻辑缓存单元列为一个条目形成抽象缓存资源记录表；其中，每个逻辑缓存单元包括存储于其内的文件对象和该逻辑缓存单元所对应的物理缓存单元所在基站的地址；S2、将每个运营商所需要的文件对象及该文件对象所使用的逻辑缓存单元列表，得到运营商文件对象记录表；S3、对于任一个基站，去除抽象缓存资源记录表中位于该基站内的逻辑缓存单元，得到与该基站对应的文件对象索引表，并将该文件对象索引表存储于与其对应的基站中；S4、根据抽象缓存资源记录表、运营商文件对象记录表和文件对象索引表的内容，对各个基站和文件对象进行访问代价建模，得到最优存储方案；S5、根据最优存储方案更新抽象缓存资源记录表和运营商文件对象记录表；S6、根据更新后的抽象缓存资源记录表和运营商文件对象记录表将各个运营商的文件对象映射到具体的物理缓存资源块上，并更新基站的缓存及各个基站对应的文件对象索引表，完成面向多租户网络的边缘网络缓存。进一步地，步骤S4中访问代价建模的模型为：C＝{C1，C2，...Ci，...，Cn}df，j∈{0，1}其中n为基站数量，i和j均表示任意一个基站，i∈(1，2，...，n)，j∈(1，2，...，n)；m为运营商数量；kum表示第m个运营商下包含的用户个数；kfm表示第m个运营商包含的文件对象数量；U表示用户集合；uag表示第a个运营商的第g个用户，其中a∈(1，2，...，m)，g∈(1，2，...，kua)，kua为第a个运营商的用户数量；u表示任意一个用户，u∈U；C表示物理缓存的总容量；Ci表示第i个基站的容量；F表示文件对象集合，f表示任意一个文件对象，f∈F；fab表示第a个运营商中的第b个文件，其中a∈(1，2，...，m)，b∈(1，2，...，kfa)，kfa为第a个运营商的文件数量；df，j为取值函数，当其取值为1时，表示将文件对象f存储到第j个基站上；当其取值为0是，表示文件对象f不存储到第j个基站上；ti，j表示从第i个基站到第j个基站所花费的成本；qf表示用户请求文件对象f的概率；pi表示用户从当前接入点移动到第i个基站上的概率；threshold1和threshold2均为预设阈值。进一步地，步骤S6之后还包括步骤S7、判断网络状态变化是否超出阈值，若是，则返回步骤S4，再次更新缓存资源，否则保持缓存方案不变。进一步地，步骤S7中判断网络状态变化是否超出阈值的具体方法包括：判断接入点发生改变的用户数量是否超出阈值，若是，则表示网络状态变化超出阈值，若不是则表示网络状态变化未超出阈值。本专利技术的有益效果为：本专利技术将用户的移动性和运营商因素纳入考虑之中，即能够针对不同运营商下的移动用户做出最优的缓存决策，从而提高用户访问数据时缓存的命中率，降低访问时延。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为抽象缓存资源记录表的结构示意图；图3为运营商文件对象记录表的示意图；图4为实施例1的场景图；图5为实施例2的场景图；图6为实施例3的场景图；图7为实施例4的场景图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。如图1所示，该面向多租户网络的边缘网络缓存方法包括以下步骤：S1、将每个基站的缓存单元作为一个逻辑上的缓存单元，得到若干个逻辑缓存单元；将每个逻辑缓存单元列为一个条目形成抽象缓存资源记录表；其中，每个逻辑缓存单元包括存储于其内的文件对象和该逻辑缓存单元所对应的物理缓存单元所在基站的地址；S2、将每个运营商所需要的文件对象及该文件对象所使用的逻辑缓存单元列表，得到运营商文件对象记录表；S3、对于任一个基站，去除抽象缓存资源记录表中位于该基站内的逻辑缓存单元，得到与该基站对应的文件对象索引表，并将该文件对象索引表存储于与其对应的基站中；S4、根据抽象缓存资源记录表、运营商文件对象记录表和文件对象索引表的内容，对各个基站和文件对象进行访问代价建模，得到最优存储方案；S5、根据最优存储方案更新抽象缓存资源记录表和运营商文件对象记录表；S6、根据更新后的抽象缓存资源记录表和运营商文件对象记录表将各个运营商的文件对象映射到具体的物理缓存资源块上，并更新基站的缓存及各个基站对应的文件对象索引表，完成面向多租户网络的边缘网络缓存。步骤S4中访问代价建模的模型为：C＝{C1，C2，...Ci，...，Cn}min∑u∈U∑i∈n∑j∈n∑f∈Fpj*df，j*ti，j*qf(1)df，j∈{0，1}其中n为基站数量，i和j均表示任意一个基站，i∈(1，2，...，n)，j∈(1，2，...，n)；m为运营商数量；kum表示第m个运营商下包含的用户个数；kfm表示第m个运营商包含的文件对象数量；U表示用户集合；uag表示第a个运营商的第g个用户，其中a∈(1，2，...，m)，9∈(1，2，...，kua)，kua为第a个运营商的用户数量；u表示任意一个用户，u∈U；C表示物理缓存的总容量；Ci表示第i个基站的容量；F表示文件对象集合，f表示任意一个文件对象，f∈F；fab表示第a个运营商中的第b个文件，其中a∈(1，2，...，m)，b∈(1，2，...，kfa)，kfa为第a个运营商的文件数量；df本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向多租户网络的边缘网络缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将每个基站的缓存单元作为一个逻辑上的缓存单元，得到若干个逻辑缓存单元；将每个逻辑缓存单元列为一个条目形成抽象缓存资源记录表；其中，每个逻辑缓存单元包括存储于其内的文件对象和该逻辑缓存单元所对应的物理缓存单元所在基站的地址；S2、将每个运营商所需要的文件对象及该文件对象所使用的逻辑缓存单元列表，得到运营商文件对象记录表；S3、对于任一个基站，去除抽象缓存资源记录表中位于该基站内的逻辑缓存单元，得到与该基站对应的文件对象索引表，并将该文件对象索引表存储于与其对应的基站中；S4、根据抽象缓存资源记录表、运营商文件对象记录表和文件对象索引表的内容，对各个基站和文件对象进行访问代价建模，得到最优存储方案；S5、根据最优存储方案更新抽象缓存资源记录表和运营商文件对象记录表；S6、根据更新后的抽象缓存资源记录表和运营商文件对象记录表将各个运营商的文件对象映射到具体的物理缓存资源块上，并更新基站的缓存及各个基站对应的文件对象索引表，完成面向多租户网络的边缘网络缓存。

【技术特征摘要】
1.一种面向多租户网络的边缘网络缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将每个基站的缓存单元作为一个逻辑上的缓存单元，得到若干个逻辑缓存单元；将每个逻辑缓存单元列为一个条目形成抽象缓存资源记录表；其中，每个逻辑缓存单元包括存储于其内的文件对象和该逻辑缓存单元所对应的物理缓存单元所在基站的地址；S2、将每个运营商所需要的文件对象及该文件对象所使用的逻辑缓存单元列表，得到运营商文件对象记录表；S3、对于任一个基站，去除抽象缓存资源记录表中位于该基站内的逻辑缓存单元，得到与该基站对应的文件对象索引表，并将该文件对象索引表存储于与其对应的基站中；S4、根据抽象缓存资源记录表、运营商文件对象记录表和文件对象索引表的内容，对各个基站和文件对象进行访问代价建模，得到最优存储方案；S5、根据最优存储方案更新抽象缓存资源记录表和运营商文件对象记录表；S6、根据更新后的抽象缓存资源记录表和运营商文件对象记录表将各个运营商的文件对象映射到具体的物理缓存资源块上，并更新基站的缓存及各个基站对应的文件对象索引表，完成面向多租户网络的边缘网络缓存。2.根据权利要求1所述的面向多租户网络的边缘网络缓存方法，其特征在于：所述步骤S4中访问代价建模的模型为：C＝{C1,C2,…Ci,…,Cn}df,j∈{0,1}其中n为基站数量，i和j均表示任意一个基站，i∈(1,2,…,n)，j∈(1,2,…,n)；m为运营商数量；kum表示第...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国林，徐荣，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51