[發明專利]移動邊緣計算中副本的動態一致性維護方法

有效

• 申請號: 202011590930.9
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112612422B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 何利;何峰
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06K9/62
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 李金蓉

本發明公開了一種移動邊緣計算中副本的動態一致性維護方法，包括以下步驟：S1根據副本的放置情況，建立節點?副本超圖模型；S2依據維護副本一致性的需求，選取副本的屬性特征，獲取副本數據集；S3對副本數據集作標準化處理并為數據集屬性分配權重，得到待劃分的副本數據集；S4采用改進的聚類算法，將副本數據集劃分成三種一致性級別；S5利用超圖劃分的方法，根據結點?副本超圖模型和上一步的劃分結果，動態地調整副本的存儲位置，完善副本的動態一致性維護。本發明增加副本的一致性劃分級別，更大程度地滿足了用戶的需求；使用改進的聚類算法，提高了一致性級別劃分的準確性；使用超圖劃分動態地調整副本的存儲位置，提高了系統的整體性能。

技術領域

本發明屬于移動邊緣計算云存儲安全領域，特別是涉及一種移動邊緣計算中副本的動態一致性維護方法。

背景技術

隨著5G技術和物聯網的發展，大量的用戶數據需要高性能的存儲技術，各類復雜的計算任務需要在短時間內得到及時的響應，傳統的云計算網絡架構已難以滿足這些需求，而移動邊緣計算在靠近網絡邊緣的地方提供了強大的數據存儲和處理能力。作為移動邊緣計算關鍵技術之一的副本技術也面臨著新的挑戰，副本技術即數據復制技術，是分布式系統中一種常用且非常重要的數據管理機制，通過副本技術來增加文件的可用性和可靠性。在邊緣節點上分配副本不僅可以確保數據可靠性、數據可用性和網絡帶寬利用率，還可以縮短傳輸延遲和提高服務質量。但副本技術的提出也相應產生了副本管理上的問題，比如對同一文件的不同副本進行頻繁的讀寫等操作所帶來的副本不一致的問題，這也是云計算和移動邊緣計算中文件副本比較熱門的研究課題。副本的一致性研究致力于解決多個文件副本的數據同步問題，其中應用最廣泛的是強一致性、最終一致性和弱一致性維護策略。強一致性要求在修改文件的副本時，需要更新其文件對應的所有副本，保證用戶每次獲得的數據都是最新的，但操作成本高，會降低系統的可用性和性能；最終一致性不保證在任意時刻同一文件的副本內容是相同的，定義了不一致窗口，在這個窗口的范圍內，允許文件副本出現不一致的情況，但是同一文件的副本總是在向同樣的狀態變化；弱一致性不保證每次獲得的數據是最新的，系統在數據成功寫入文件副本之后，不承諾立即可以得到最新寫入的值，也不會具體承諾多久之后可以讀到，因此弱一致性的操作成本低，但是其系統的一致性水平較低。根據副本的狀態對其進行動態一致性級別劃分，將所有副本劃分成強一致性、弱一致性和最終一致性這三種一致性維護策略，既可以滿足用戶需求，又可以降低系統維護副本一致性的成本。

傳統的動態一致性劃分在劃分種類、副本特征、劃分方法這三個方面還沒有被徹底探索，在進行一致性級別劃分的同時，副本的動態組織也很少有人研究。副本的動態組織是和副本的動態一致性級別劃分同時進行的，可以通過副本的動態組織來動態調整副本的位置，提高動態一致性維護策略的性能。

發明內容

本發明旨在解決現有技術中存在的問題，提出了一種提高副本一致性級別劃分的準確度，同時提高系統維護副本一致性性能的移動邊緣計算中副本的動態一致性維護方法。

為此，本發明采用的技術方案是：移動邊緣計算中副本的動態一致性維護方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，獲取副本的放置數據，構建節點-副本超圖模型和關系矩陣，將三種一致性維護方式平均分配給所有的文件副本，所述三種一致性維護方式包括強一致性、弱一致性和最終一致性；

S2，獲取副本數據集，副本數據以五元組(cread,cwrite,rtime,wcost,diff) 表示，其中，cread,cwrite,rtime,wcost,diff依次代表讀頻率、寫頻率、響應時間、寫開銷、過期程度，提取其中cread,cwrite,rtime,wcost,diff屬性數據，得到一個M×5的副本數據集矩陣C_f；

S3，標準化處理步驟S2得到的副本數據集矩陣C_f，并為C_f中的屬性分配權重得到待劃分副本數據矩陣T_m；