[發明專利]一種集中式服務解耦后公平部署的響應時間優化方法

有效

• 申請號: 202110271251.3
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112948058B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 魏同權;段媛;張潤澤
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F8/60;G06F9/445;G06F9/48;G06F9/50;G06K9/62
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

1.一種集中式服務解耦后公平部署的響應時間優化方法，其特征在于采用服務解耦方法和基于MOEA/D算法對子服務進行部署，將解耦后的子服務和低耦合度服務部署于邊緣服務器上并進行多目標優化，使得在保證邊緣服務器負載公平性的條件下整體響應時間最短，其具體優化包括以下步驟：

步驟l：構建邊緣云的系統架構和耦合度模型、傳輸服務通信開銷模型和通信延遲模型；

步驟2：對所有的服務進行耦合度計算，將計算的耦合度與設定的耦合度閾值進行判斷，如低于耦合度閾值，則直接進行子服務的部署；如高于耦合度閾值，則對該服務進行解耦；

步驟3：對高于耦合度閾值的耦合服務進行離線階段解耦和線上階段解耦，所述離線階段解耦是根據每個邊緣服務器對高耦合服務的訂閱情況進行基于服務字段的特征提取，并使用基于k-means的方法對其進行聚類；所述線上階段解耦是將離線解耦的聚類結果作為線上聚類的初始輸入，并使用基于streaming k-means的方法對其字段有增加或者刪除的服務進行實時聚類；

步驟4：根據構建的耦合度模型、傳輸服務通信開銷模型和通信延遲模型，使用基于MOEA/D算法對子服務進行部署，其中子服務包括步驟2中的低耦合服務和步驟3中兩個階段的聚類輸出結果；

步驟5：部署結束后可得到多目標的最優解，使得在保證邊緣服務器負載公平性的條件下整體響應時間最短。

2.根據權利要求l所述集中式服務解耦后公平部署的響應時間優化方法，其特征在于所述步驟l的實現過程具體包括下述步驟：

步驟A1：耦合度模型的構建

設云服務器維護N_s個服務，每個服務S_i(1≤i≤N_s)由個字段組成，對于邊緣服務器N_es，每個邊緣服務器E_j(1≤j≤N_es)按照自己的需求訂閱一個或多個服務中的若干字段；

設表示邊緣服務器E_j與服務S_i中字段k的訂閱關系，若E_j訂閱了服務S_i中的字段k，則為l，否則為0，分別引入由下述a～c式表示字段不同操作對服務影響的和

由此，邊緣服務器E_j訂閱服務S_i中字段k對其影響為下述d式表示的

其中：w_l為不同操作的影響系數；

因此，邊緣服務器E_j訂閱服務S_i的影響為下述e式表示的

其中：p_k是字段k的修改頻率；

綜上，服務S_i的耦合度計算公式為下述f式表示：

步驟A2：傳輸服務通信開銷模型的構建

記服務S_i從云服務器卸載到邊緣服務器E_j的附加信息大小為A(A＞0)，服務S_i大小為B_i，則傳輸服務S_i的通信開銷由下述g式表示：

將S_i劃分為個子服務，即劃分后的子服務大小為則傳輸其子服務的通信開銷由下述h式表示：

其中：滿足

邊緣服務器E_k訂閱了子服務中若干字段，即被認為訂閱了子服務其邊緣服務器E_k是否訂閱了子服務則記為由下述i式表示的

那么，邊緣服務器E_k接受從云服務器卸載的子服務所需通信開銷由下述j式表示為：

那么，邊緣服務器E_k接受從云服務器卸載的服務S_i所需通信開銷由下述k式表示為：

由此，通過一種給定的服務劃分方法，所有邊緣服務器接收到云服務器中服務S_i的通信開銷則由下述m式表示為：

并且滿足以下約束條件：

A＞0，

步驟A3：通信延遲模型的構建

記為下述n式表示的兩個邊緣服務器E_i和E_j間的傳輸延遲：

其中：B(E_i，E_j)為帶寬；W(E_i，E_j)為下述r式表示在邊緣服務器E_i到邊緣服務器E_j之間傳輸的子服務集S_nb的大小：

記為下述s式表示的傳播延遲：

其中：d(E_i，E_j)為兩個邊緣服務器之間的距離；θ為電信號在光纜中傳播速率；如果在兩個邊緣服務器之間沒有路由，則將設為無窮大；

綜上，兩個邊緣服務器之間的有線通信延遲則由下述t式表示：

其中：為終端i到邊緣服務器E_j之間的無線傳輸距離，其延遲由下述u式表示：

其中：W(i，E_j)表示終端i到邊緣服務器E_j之間傳輸任務的大小，且最大數據傳輸速率tr(i，E_j)由下述v式表示為：

其中：B(i，E_j)為終端i到邊緣服務器E_j無線通信鏈路傳輸數據的帶寬；信噪比；P_i為終端i的傳輸功率；g(i，E_j)為終端i與邊緣服務器E_j之間的信號增益；N_p為信道內噪聲功率；

由此，終端i到邊緣服務器E_j的通信延遲由下述w式表示為：

其中：E_i位于距離終端i最近的基站旁。