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CN108023900B - 透明缓存的实现方法以及系统 - Google Patents

透明缓存的实现方法以及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种透明缓存的实现方法以及系统，涉及互联网技术领域。本发明由透明缓存设备通过用户的上行请求确认是否需要为用户的本次请求提供服务，如果需要提供服务则将用户的上行请求标记后发送网络设备，网络设备则在下行过程中将用户的上行请求对应的下行数据发送至透明缓存设备进行服务，对于不需要服务的上行请求对应下行数据则不再发送至透明缓存设备。由于不需要服务下行数据不再经过透明缓存设备，因此节约了透明缓存设备的I/O资源，减少了透明缓存设备性能损耗。

Description

透明缓存的实现方法以及系统
技术领域
本发明涉及互联网技术领域，特别涉及一种透明缓存的实现方法以及系统。
背景技术
web cache(网络缓存)分为透明缓存与非透明缓存两种方式。其中，透明缓存具有令用户和源服务网站不感知的优点，但同时因为串接在网络中需要承载全网流量，对缓存设备性能要求高、部署成本贵。
对于透明缓存,通常通过上下行配置策略路由来迫使用户流量经过缓存，全部上行流量都经过缓存，全部下行流量也都经过缓存其中，可服务的流量由缓存设备提供服务，不可服务的流量则由缓存设备作为透明代理进行转发，上行流量主要为一些用户请求，流量较小。下行流量比较大，其中，可服务的流量仅占一小部分，其余流量也需要从缓存设备经过，浪费了设备的I/O(输入/输出)，此外，虽然缓存设备对不可服务的流量仅做代理，但代理行为位于4-7层,仍消耗设备性能，对不可服务的流量也占用了缓存设备的吞吐能力。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是：如何减少透明缓存设备的性能消耗。
根据本发明的一个方面，提供的一种透明缓存的实现方法，包括：透明缓存设备根据用户上行请求确认所述透明缓存设备需要为所述用户的本次请求提供服务；所述透明缓存设备将所述上行请求进行标识并发送至网络设备；所述网络设备识别所述标识，记录所述上行请求的特征，并将所述上行请求转发至源服务器；所述网络设备根据记录的所述上行请求的特征识别所述源服务器发送的与所述上行请求相对应的下行数据；所述网络设备将识别出的所述下行数据发送至所述透明缓存设备；所述透明缓存设备对所述下行数据处理后转发至所述用户。
在一个实施例中，所述透明缓存设备根据用户上行请求确认所述透明缓存设备需要为所述用户的本次请求提供服务包括：所述透明缓存设备根据用户上行请求中的统一资源定位符以及页面对象的可缓存性判断是否需要为所述用户的本次请求提供服务，如果请求中的统一资源定位符与预设的统一资源定位符满足匹配条件，并且页面对象可缓存则确认为所述用户的本次请求提供服务。
在一个实施例中，所述透明缓存设备将所述上行请求进行标识包括：所述透明缓存设备在传输控制协议包头中的保留字段对所述上行请求进行标识。
在一个实施例中，所述网络设备识别所述标识，记录所述上行请求的特征包括：所述网络设备对所述上行请求解包，如果识别出所述上行请求携带所述标识，则记录所述上行请求的流特征，所述流特征包括IP五元组。
在一个实施例中，所述网络设备根据所述上行请求的特征识别所述源服务器发送的与所述上行请求相对应的下行数据包括：所述网络设备识别所述源服务器发送的下行数据的流特征；所述网络设备将所述下行数据的流特征与所述上行请求的流特征进行匹配，并将匹配的下行数据确定为与所述上行请求相对应的下行数据。
根据本发明的另一个方面，提供的一种透明缓存的实现系统，包括：透明缓存设备，用于根据用户上行请求确认所述透明缓存设备需要为所述用户的本次请求提供服务，将所述上行请求进行标识并发送至网络设备，并接收所述网络设备发送的与所述上行请求相对应的下行数据，对所述下行数据处理后转发至所述用户；网络设备，用于识别上行请求携带的所述标识，记录所述上行请求的特征，并将记录的所述上行请求转发至源服务器，根据所述上行请求的特征识别所述源服务器发送的与所述上行请求相对应的下行数据，并将识别出的与所述下行数据发送至所述透明缓存设备。
在一个实施例中，透明缓存设备，用于根据用户上行请求中的统一资源定位符以及页面对象的可缓存性判断是否为所述用户的本次请求提供服务，在请求中的统一资源定位符与预设的统一资源定位符满足匹配条件，并且页面对象可缓存的情况下则确认为所述用户的本次请求提供服务。
在一个实施例中，透明缓存设备，用于在传输控制协议包头中的保留字段对所述上行请求进行标识。
在一个实施例中，网络设备，用于对所述上行请求解包，在识别出所述上行请求携带所述标识的情况下，则记录所述上行请求的流特征，所述流特征包括IP五元组。
在一个实施例中，网络设备，用于识别所述源服务器发送的下行数据的流特征，将所述下行数据的流特征与所述上行请求的流特征进行匹配，并将匹配的下行数据确定为与所述上行请求相对应的下行数据。
本发明由透明缓存设备通过用户的上行请求确认是否需要为用户的本次请求提供服务，如果需要提供服务则将用户的上行请求标记后发送网络设备，网络设备则在下行过程中将用户的上行请求对应的下行数据发送至透明缓存设备进行服务，对于不需要服务的上行请求对应下行数据则不再发送至透明缓存设备。由于不需要服务下行数据不再经过透明缓存设备，因此节约了透明缓存设备的I/O资源，减少了透明缓存设备性能损耗。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本发明的一个实施例的透明缓存的实现方法的流程示意图。
图2示出本发明的透明缓存的实现方法的上行流量的流向示意图。
图3示出本发明的透明缓存的实现方法的下行流量的流向示意图。
图4示出传输控制协议包头的格式示意图。
图5示出本发明的另一个实施例的透明缓存的实现方法的流程示意图。
图6示出本发明的一个实施例的透明缓存的实现系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中，上行与下行所有数据都需要经过透明缓存设备，浪费了设备的I/O(输入/输出)，消耗设备性能，降低了设备的吞吐能力的问题，提出本方案。
下面结合图1至图4描述本发明的非对称透明缓存的实现方法。
图1为本发明透明缓存的实现方法一个实施例的流程图。
图2为本发明中上行流量的流向示意图。
图3为本发明中下行流量的流向示意图。
图4为传输控制协议包头的格式示意图。
如图1所示，该实施例的方法包括：
步骤S102，透明缓存设备根据用户上行请求确认透明缓存设备需要为用户的本次请求提供服务。
其中，如图2所示，用户的上行请求数据包首先经过网络设备转发至透明缓存设备。网络设备例如为路由器。上行的全体流量中包含许多部分，例如无法识别的私有协议或流量，加密的协议或流量，基于RTP(Real-time Transport Protocol，实时传输协议)的视频流媒体，p2p(对等网络)的流量，http(超文本传输协议HyperText Transfer Protocol)的流量(通常为网页浏览、http视频、http下载)等。其中，网络缓存通常只针对http业务进行服务，并且http业务也不是所有的业务都可以进行缓存，例如网页中动态网页的部分通常会被源服务网站标识为nocache(不缓存)，这就不能服务。如果https的业务由于是加密的无法被缓存理解，也不能进行服务。因此，透明缓存设备根据用户上行请求中的统一资源定位符(URL)以及页面对象的可缓存性判断是否需要为该用户的本次请求提供服务，如果请求中的URL与预设的URL满足匹配条件，并且页面对象可缓存则确认为该用户的本次请求提供服务，例如可以在透明缓存设备进行配置，将用户上行请求中的URL与预设URL进行精确或模糊匹配，匹配为特定网站的特定页面则为可服务的，根据Cache-Control(缓存控在)头域对页面对象的可缓存性进行判断，对于设置为public(公共)的内容进行缓存，对于设置为private(私有)、nocache(不缓存)、nostore(不存储)等的对象，默认不进行服务。
步骤S104，透明缓存设备将上行请求进行标识并发送至网络设备。
如图2所示，上行的全部流量进过透明缓存进行判断并标识后发送至网络设备。其中，透明缓存设备在传输控制协议包头中的保留字段对上行请求进行标识。由于网络设备需要获取到具体的端口号，因此需要至少解包到TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议层)，因此可以考虑在TCP包头对上行请求进行标识。图4为TCP包头格式，如图4所示，其中存在6位保留字段。使用6bit中的第一个bit作为标识，如果为0表示无标识即不需要为本次请求提供服务，如果为1表示有标识即需要为本次请求提供服务。网络设备在处理完成后可以将这个标识剥除，标识仅在网络设备和透明缓存设备之间传递，所以即使以后保留字段被利用也不会有太多的影响。
步骤S106，网络设备识别标识，记录上行请求的特征，并将上行请求转发至源服务器。
其中，网络设备对全部上行流量的TCP包头进行解包，判断是否携带标识。
如图2中所示，网络设备对上行请求进行相应的处理后则转发源服务器。源服务器根据上行请求的内容提供相应的下行数据，例如用户请求某视频资源，源服务器则将视频资源作为下行数据返回至用户。
其中，上行请求的特征包括流特征，具体包括IP五元组即源IP地址，源端口，目的IP地址，目的端口和传输层协议。
步骤S108，网络设备根据记录的上行请求的特征识别源服务器发送的与上行请求相对应的下行数据。
其中，网络设备识别源服务器发送的下行数据的流特征具体包括IP五元组，将下行数据的流特征与上行请求的流特征进行匹配，并将匹配的下行数据确定为与上行请求相对应的下行数据，匹配时需要将上行请求的源IP地址与下行数据的目的IP地址相匹配，同理，上行请求的目的IP地址与下行数据的源IP地址相匹配，上行请求的源端口与下行数据的目的端口相匹配，上行请求的目的端口与下行数据的源端口相匹配。
步骤S110，网络设备将识别出的下行数据发送至透明缓存设备。
如图3所示，对于下行数据网络设备进行分流，对于与需要提供服务的上行请求相对应的下行数据转发至透明缓存设备，对于不能与记录的流特征相匹配的下行数据则按路由表直接转发至用户或其他设备。
步骤S112，透明缓存设备对下行数据处理后转发至用户。
其中，透明缓存设备把从源服务器收到的内容进行缓存，通过透明缓存设备和用户端之间的TCP连接再发送出去。如果透明缓存设备上还设置了http优化、视频优化等功能的话还可能包括图片压缩、视频压缩或转码、内嵌CSS(Cascading Style Sheets，层叠样式表)等操作。
上述实施例的方法，由透明缓存设备通过用户的上行请求确认是否需要为用户的本次请求提供服务，如果需要提供服务则将用户的上行请求标记后发送网络设备，网络设备则在下行过程中将用户的上行请求对应的下行数据发送至透明缓存设备进行服务，对于不需要服务的上行请求对应下行数据则不再发送至透明缓存设备。由于不需要服务下行数据不再经过透明缓存设备，因此节约了透明缓存设备的I/O资源，减少了透明缓存设备性能损耗。
下面结合图5描述本发明的透明缓存的实现方法的另一个实施例。
图5为本发明透明缓存的实现方法的另一个实施例的流程图。如图5所示，该实施例的方法包括：
步骤S502，透明缓存设备接收网络设备发送的用户的上行流量。
步骤S504，透明缓存设备判断是否需要为上行流量提供服务，如果需要提供服务，则执行步骤S506，否则，执行步骤S508。
步骤S506，透明缓存设备将上行流量进行标识。
步骤S508，透明缓存设备将上行流量发送至网络设备。
步骤S510，网络设备判断上行流量是否携带标识，如果携带标识，则执行步骤S512，否则，执行步骤S514。
步骤S512，网络设备记录上行流量的流特征，并将标识删除。
步骤S514，网络设备将上行流量发送至源服务器。
步骤S516，网络设备接收源服务器发送的下行流量，将下行流量的流特征与记录的上行流量的特征进行匹配，如果匹配成功，则执行步骤S520，否则，执行步骤S518。
步骤S518，网络设备将下行流量发送至用户。
步骤S520，网络设备将下行流量发送至透明缓存设备，继续执行步骤S522。
步骤S522，透明缓存设备对下行流量处理后转发至用户。
本发明还提供一种透明缓存的实现系统，下面结合图6进行描述。
图6为本发明透明缓存的实现系统的一个实施例的结构图。如图6所示，该系统60包括：
透明缓存设备602，用于根据用户上行请求确认透明缓存设备需要为用户的本次请求提供服务，将上行请求进行标识并发送至网络设备604，并接收网络设备604发送的与上行请求相对应的下行数据，对下行数据处理后转发至用户。
其中，透明缓存设备602，用于根据用户上行请求中的统一资源定位符以及页面对象的可缓存性判断是否为用户的本次请求提供服务，在请求中的统一资源定位符与预设的统一资源定位符满足匹配条件，并且页面对象可缓存的情况下则确认为用户的本次请求提供服务。
透明缓存设备602，用于在传输控制协议包头中的保留字段对上行请求进行标识。
网络设备604，用于识别上行请求携带的标识，记录上行请求的特征，并将记录的上行请求转发至源服务器，根据上行请求的特征识别源服务器发送的与上行请求相对应的下行数据，并将识别出的与下行数据发送至透明缓存设备602。
其中，网络设备604，用于对上行请求解包，在识别出上行请求携带标识的情况下，则记录上行请求的流特征，流特征包括IP五元组。
网络设备604，用于识别源服务器发送的下行数据的流特征，将下行数据的流特征与上行请求的流特征进行匹配，并将匹配的下行数据确定为与上行请求相对应的下行数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种透明缓存的实现方法，其特征在于，包括：
透明缓存设备根据用户上行请求确认所述透明缓存设备需要为所述用户的本次请求提供服务；
所述透明缓存设备将所述上行请求进行标识并发送至网络设备；
所述网络设备识别所述标识，记录所述上行请求的特征，并将所述上行请求转发至源服务器；
所述网络设备根据记录的所述上行请求的特征识别所述源服务器发送的与所述上行请求相对应的下行数据；
所述网络设备将识别出的所述下行数据发送至所述透明缓存设备；
所述透明缓存设备对所述下行数据处理后转发至所述用户；
其中，所述网络设备识别所述标识，记录所述上行请求的特征包括：
所述网络设备对所述上行请求解包，如果识别出所述上行请求携带所述标识，则记录所述上行请求的流特征，所述流特征包括IP五元组。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述透明缓存设备根据用户上行请求确认所述透明缓存设备需要为所述用户的本次请求提供服务包括：
所述透明缓存设备根据用户上行请求中的统一资源定位符以及页面对象的可缓存性判断是否需要为所述用户的本次请求提供服务，如果请求中的统一资源定位符与预设的统一资源定位符满足匹配条件，并且页面对象可缓存则确认为所述用户的本次请求提供服务。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述透明缓存设备将所述上行请求进行标识包括：
所述透明缓存设备在传输控制协议包头中的保留字段对所述上行请求进行标识。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述网络设备根据所述上行请求的特征识别所述源服务器发送的与所述上行请求相对应的下行数据包括：
所述网络设备识别所述源服务器发送的下行数据的流特征；
所述网络设备将所述下行数据的流特征与所述上行请求的流特征进行匹配，并将匹配的下行数据确定为与所述上行请求相对应的下行数据。
5.一种透明缓存的实现系统，其特征在于，包括：
透明缓存设备，用于根据用户上行请求确认所述透明缓存设备需要为所述用户的本次请求提供服务，将所述上行请求进行标识并发送至网络设备，并接收所述网络设备发送的与所述上行请求相对应的下行数据，对所述下行数据处理后转发至所述用户；
网络设备，用于识别上行请求携带的所述标识，记录所述上行请求的特征，并将记录的所述上行请求转发至源服务器，根据所述上行请求的特征识别所述源服务器发送的与所述上行请求相对应的下行数据，并将识别出的与所述下行数据发送至所述透明缓存设备；
其中，所述网络设备，用于对所述上行请求解包，在识别出所述上行请求携带所述标识的情况下，则记录所述上行请求的流特征，所述流特征包括IP五元组。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述透明缓存设备，用于根据用户上行请求中的统一资源定位符以及页面对象的可缓存性判断是否为所述用户的本次请求提供服务，在请求中的统一资源定位符与预设的统一资源定位符满足匹配条件，并且页面对象可缓存的情况下则确认为所述用户的本次请求提供服务。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述透明缓存设备，用于在传输控制协议包头中的保留字段对所述上行请求进行标识。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述网络设备，用于识别所述源服务器发送的下行数据的流特征，将所述下行数据的流特征与所述上行请求的流特征进行匹配，并将匹配的下行数据确定为与所述上行请求相对应的下行数据。
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