19、软件定义网络、缓存与计算：集成框架解析

软件定义网络、缓存与计算：集成框架解析

1. 引言

信息和通信技术的进步推动了网络、缓存和计算等领域的创新，这些创新通过智慧城市、智能交通和智能家居等发展对社会产生深远影响。

在网络领域，软件定义网络（SDN）将控制平面与数据平面分离，实现网络可编程控制，相比传统网络范式，更易引入新抽象概念，简化网络管理和促进网络演进。信息中心网络（ICN）利用网络内缓存减少重复内容传输，以内容为中心，支持可扩展和高效的内容检索，增强移动性和安全性。

在计算领域，云计算虽被广泛采用，但因云与边缘设备距离远，难以满足低延迟应用需求，且传输大量数据不经济。为此，雾计算和移动边缘计算被提出，将计算资源部署到离终端设备更近的地方。

然而，网络、缓存和计算这三个重要领域传统上是分开处理的。为在未来网络中提供更好的服务，有必要将这三种先进技术结合起来。因此，提出了软件定义网络、缓存与计算（SD - NCC）的集成框架，以提高端到端系统性能。其动机如下：
- 从应用角度看，网络、缓存和计算是应用的基础资源，对这些资源的管理、控制和优化会显著影响应用性能。
- 在现有SDN、ICN和云/雾计算的工作中，这些资源是分开管理、控制和优化的，可能导致性能不佳。
- 集成框架有潜力显著提高应用的端到端性能。

该框架的主要贡献包括：
- 提出SD - NCC框架，系统集成网络、缓存和计算，支持数据检索和计算服务，结合SDN的可编程控制和ICN的信息中心思想，实现资源动态编排。
- 定义和开发框架的关键组件：数据平面、控制平面和管理平面。
- 呈现综合系统模型，将联合缓存/计算策略和服务器选择问题建模为混合整数非线性规划（M