[發(fā)明專利]一種基于影響力自適應(yīng)聚合的邊緣計(jì)算可信協(xié)同服務(wù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911148360.5
• 申請(qǐng)日: 2019-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN110851429B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樂光學(xué);戴亞盛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉興學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F16/21
• 分類號(hào): G06F16/21;G06F16/27;G06K9/62;G06N3/00;H04L67/1004
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 楊雪梅

1.一種基于影響力自適應(yīng)聚合的邊緣計(jì)算可信協(xié)同服務(wù)方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、行為特征、服務(wù)質(zhì)量、服務(wù)能力特征表征其協(xié)同服務(wù)資源吸引力，結(jié)合節(jié)點(diǎn)間的相似性評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)影響力，基于影響力聚類構(gòu)建邊緣計(jì)算協(xié)同服務(wù)系統(tǒng)，每個(gè)邊緣計(jì)算協(xié)同服務(wù)簇的簇頭節(jié)點(diǎn)設(shè)為初始盟主節(jié)點(diǎn)，簇內(nèi)提供協(xié)同服務(wù)的節(jié)點(diǎn)為盟員節(jié)點(diǎn)；

2)每個(gè)盟主節(jié)點(diǎn)根據(jù)盟員節(jié)點(diǎn)的影響力，將盟員節(jié)點(diǎn)分為L(zhǎng)eader級(jí)、Cooperation級(jí)和Partner級(jí)，并定義協(xié)同服務(wù)規(guī)則、協(xié)同服務(wù)框架、協(xié)同邊界和服務(wù)模式；

3)請(qǐng)求協(xié)同服務(wù)的節(jié)點(diǎn)需定義協(xié)同服務(wù)任務(wù)需求、約束條件和協(xié)同服務(wù)目標(biāo)，并發(fā)送至邊緣計(jì)算協(xié)同服務(wù)節(jié)點(diǎn)；接收此次協(xié)同服務(wù)任務(wù)的節(jié)點(diǎn)將根據(jù)任務(wù)需求，組織邊緣計(jì)算協(xié)同服務(wù)節(jié)點(diǎn)，定義協(xié)同服務(wù)策略、約束條件、協(xié)同服務(wù)協(xié)議，啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)資源聚合機(jī)制，映射遷移服務(wù)和節(jié)點(diǎn)特征，完成服務(wù)節(jié)點(diǎn)間的聚合，協(xié)同執(zhí)行計(jì)算任務(wù)；

4)執(zhí)行協(xié)同服務(wù)時(shí)，若盟主節(jié)點(diǎn)的負(fù)載、信任度、服務(wù)能力下降導(dǎo)致其影響力小于設(shè)定閾值時(shí)，原盟主節(jié)點(diǎn)實(shí)施降級(jí)操作，根據(jù)相關(guān)策略選取新的盟主節(jié)點(diǎn)；若協(xié)同服務(wù)簇規(guī)模超過上界或小于下界時(shí)，協(xié)同服務(wù)簇分裂或合并觸發(fā)器觸發(fā)，由原盟主節(jié)點(diǎn)根據(jù)策略相關(guān)引導(dǎo)邊緣計(jì)算協(xié)同服務(wù)簇執(zhí)行分裂或合并操作；

5)邊緣計(jì)算協(xié)同服務(wù)節(jié)點(diǎn)將執(zhí)行結(jié)果反饋至請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)；請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)將在限定的時(shí)間內(nèi)做出評(píng)價(jià)，更新協(xié)同服務(wù)節(jié)點(diǎn)的信任度、優(yōu)先級(jí)、協(xié)同服務(wù)能力特征參數(shù)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果在協(xié)同服務(wù)簇內(nèi)周期推送；

所述步驟1)，具體包括如下步驟：

1-1)在邊緣計(jì)算協(xié)同服務(wù)系統(tǒng)中構(gòu)建信任網(wǎng)絡(luò)，設(shè)邊緣計(jì)算協(xié)同服務(wù)系統(tǒng)是一個(gè)無向圖G＝(V,E)，V是由n個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的節(jié)點(diǎn)集合，E是由m條邊組成的邊集合，設(shè)連接矩陣E＝(e_ij)_n×n，e_ij＝1表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j相連，連接關(guān)系強(qiáng)度矩陣A＝(ρ_ij)_n×n的元素ρ_ij計(jì)算如(1)式：

(1)式中，Rtt(i,j)表示節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的延遲；設(shè)系統(tǒng)的觀察周期為T，在第k個(gè)觀察期節(jié)點(diǎn)i向節(jié)點(diǎn)j提供協(xié)同服務(wù)成功和失敗的次數(shù)分別為S_ij，F(xiàn)_ij，則節(jié)點(diǎn)j對(duì)節(jié)點(diǎn)i在第k個(gè)觀察期的局部信任度函數(shù)Trust(i)如(2)式：

(2)式中，μ為局部信任度控制因子，ε為第k個(gè)觀察期節(jié)點(diǎn)的不誠信任務(wù)遷移處罰因子，t為第k個(gè)觀察期節(jié)點(diǎn)在線時(shí)長(zhǎng)；節(jié)點(diǎn)信任度計(jì)算具體包括如下步驟：

1-1-1)由于服務(wù)節(jié)點(diǎn)周圍可能存在若干亞信任節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)曾經(jīng)與盟主服務(wù)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成協(xié)同體，以形成一定的信任協(xié)同關(guān)系，初始化時(shí)將其歷史交互信息代入(2)式計(jì)算節(jié)點(diǎn)的初始信任度，并構(gòu)建節(jié)點(diǎn)信任度采樣記錄表和節(jié)點(diǎn)協(xié)同服務(wù)特征記錄表；

1-1-2)在觀察周期T內(nèi)，監(jiān)測(cè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)的協(xié)同服務(wù)狀態(tài)，更新節(jié)點(diǎn)協(xié)同服務(wù)特征記錄表；將第k個(gè)觀察期分為d個(gè)等長(zhǎng)的時(shí)間區(qū)段，統(tǒng)計(jì)每個(gè)時(shí)間區(qū)段中節(jié)點(diǎn)的協(xié)同服務(wù)成功和失敗的次數(shù)S_ij，F(xiàn)_ij，根據(jù)(2)式迭代計(jì)算節(jié)點(diǎn)的不誠信任務(wù)遷移處罰因子ε；

1-1-3)統(tǒng)計(jì)第k個(gè)觀察期內(nèi)，節(jié)點(diǎn)的協(xié)同服務(wù)成功和失敗總次數(shù)分別為S_ij，F(xiàn)_ij，根據(jù)步驟1-1-2)計(jì)算得到的ε，代入(2)式計(jì)算第k個(gè)觀察期的節(jié)點(diǎn)的信任度，并更新信任度采樣記錄表；

1-1-4)當(dāng)需要評(píng)價(jià)第k個(gè)觀察期節(jié)點(diǎn)信任度時(shí)，從信任度采樣記錄表獲取前d個(gè)觀察期采樣獲取的信任度，以時(shí)間衰減因子e^-(k-l)T為權(quán)值，l為周期號(hào)，T是觀察周期時(shí)間長(zhǎng)度，加權(quán)平均計(jì)算節(jié)點(diǎn)的信任度；

1-2)根據(jù)信任網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建協(xié)同服務(wù)資源引力網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)i對(duì)節(jié)點(diǎn)j的局部吸引力F(i)如(3)式：

(3)式中，f(i)表示節(jié)點(diǎn)i的服務(wù)能力，Q(i)表示節(jié)點(diǎn)i的負(fù)載率，d_min,ij表示節(jié)點(diǎn)i路由到節(jié)點(diǎn)j的最短跳數(shù)，表示吸引力傳播具有級(jí)聯(lián)衰減性，w_i、h_i、m_i分別表示節(jié)點(diǎn)i可提供邊緣計(jì)算服務(wù)的帶寬、計(jì)算能力、內(nèi)存大小，t_i表示節(jié)點(diǎn)i的平均在線時(shí)長(zhǎng)，β_i^(t)、分別表示第t個(gè)觀察期內(nèi)節(jié)點(diǎn)i平均提供的邊緣計(jì)算服務(wù)的計(jì)算負(fù)載、內(nèi)存大小和帶寬；

構(gòu)建盟主節(jié)點(diǎn)i的影響力模型G(i)如(4)式：

(4)式中，α_i為離散化因子，jaccard(i,j)系數(shù)主要衡量節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的關(guān)聯(lián)度，ρ_ik，ρ_jk定義如式(1)；

1-3)基于影響力聚類構(gòu)建邊緣計(jì)算協(xié)同服務(wù)集，具體包括如下步驟：

1-3-1)設(shè)初始邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均為協(xié)同服務(wù)盟員，盟主對(duì)候選盟員分辨閾值系數(shù)λ，λ_min≤λ≤λ_max，令λ＝λ_max，0λ≤1

1-3-2)若節(jié)點(diǎn)i對(duì)節(jié)點(diǎn)j局部影響力G_i≥λ(i≠j，i，j≤n)，則節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j彼此為盟友，將節(jié)點(diǎn)j劃入節(jié)點(diǎn)i的備選盟員集中；否則轉(zhuǎn)1-3-3)；

1-3-3)λ＝λ-ζ，ζ為系數(shù)，循環(huán)執(zhí)行如下操作：

a)轉(zhuǎn)1-3-2)，將邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)劃分為m個(gè)不相交的協(xié)同服務(wù)盟員集；如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)j不屬于任何協(xié)同服務(wù)盟員集，則加入相鄰節(jié)點(diǎn)中影響力G_i最大的節(jié)點(diǎn)i所在的協(xié)同服務(wù)盟員集中；在劃分的協(xié)同服務(wù)盟員集中，將影響力小的節(jié)點(diǎn)加入到相鄰節(jié)點(diǎn)對(duì)其影響力G_i最大的節(jié)點(diǎn)i協(xié)同服務(wù)盟員集中；

b)若邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集無劃分操作，轉(zhuǎn)a)；若邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集被劃分為2個(gè)以上協(xié)同盟員服務(wù)子集，則停止分解，令λ＝λ_min，將劃分的協(xié)同盟員服務(wù)子集視為1個(gè)新邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，令λ＝λ_max，轉(zhuǎn)1-3-2)，直到所有的協(xié)同盟員服務(wù)子集不能被再劃分為止；

c)構(gòu)建協(xié)同盟員服務(wù)子集間的關(guān)系映射圖，標(biāo)識(shí)各協(xié)同盟員服務(wù)子集分辨系數(shù)閾值λ的界。