[发明专利]基于果蝇优化算法的边缘协作缓存布置方法

权利要求书

1.基于果蝇优化算法的边缘协作缓存布置方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)根据区域内用户的历史请求信息，得到该区域的流行视频集记为V＝{1,2，...}，以及用户需求向量；

(2)根据所述流行视频集和用户需求向量，以最大化区域内总视频传输时延减小量为目标，建立目标优化问题，并基于果蝇优化算法解决该目标优化问题，生成缓存布置决策；该步骤具体包括：

(2.1)以最大化区域内总视频传输时延减小量为目标，建立目标优化问题为：

s.t.

式中，为无节点缓存内容时的区域内总视频传输时延；N_m为当前区域m中所有缓存节点的集合，n为缓存节点序号；v为需求视频序号，每个视频v都存在Q层的集合L＝{1,2,...,Q}，o_vl＞0表示视频v的第l层的大小；q表示用户需求质量等级，且为了向用户传输质量等级为q的视频v，需将该视频的从第1层到第q层的所有层都需要被传输，即共有个字节，且o_v1≥o_v2≥....≥o_vQ，λ_nvq表示区域中第n个节点对第v个视频的处于q质量等级内容的平均用户需求，二进制变量x_nvl表示视频v的第l层是否将被放置在节点n，若放置则x_nvl＝1，否则x_nvl＝0；d_n为从内容服务器传输到缓存节点n的单位时延，n*为缓存了所需视频层且传输到缓存节点n具有最低时延的节点序号，为从缓存节点n*传输到缓存节点n上的单位时延；C_n为缓存节点n的容量；区域m的节点缓存策略x_m由下式给出：且每个节点不能缓存比其容量更多的数据，即

(2.2)通过果蝇优化算法解决所述目标优化问题，生成缓存布置决策；具体包括：

(2.2.1)将每个缓存节点的缓存空间划分为本地流行缓存空间和全局流行缓存空间两部分，并通过设置参数F∈[0,1]区分，F代表全局流行的视频文件占整体缓存的比例，其余的1-F部分缓存本地流行的视频文件；

(2.2.2)布置区域内所有缓存节点的全局流行缓存空间：基于果蝇优化算法对全局流行度较高的视频进行筛选，并将筛选出的视频层内容放入对于该视频本地需求最高的节点n^#∈N_m的全局流行缓存空间中，生成视频集内容的缓存策略并确保至多F·C_n+s大小的视频内容被缓存在节点n^#处，其中s是所有视频层的最大尺寸；

(2.2.3)布置区域内所有缓存节点的本地流行缓存空间：基于果蝇优化算法筛选出本地流行度较高的视频，将剩余的缓存空间填充，更新且每个缓存节点的本地流行缓存空间不重复缓存已存在于该节点全局流行缓存空间的视频层；

(3)按照所述缓存布置决策为各个缓存节点分配视频缓存任务，缓存节点根据分配的任务缓存视频；

(4)当用户请求到达缓存节点上时，如果该缓存节点没有缓存相应内容，则从缓存了该内容且时延最小的邻近缓存节点下载该内容，如果该区域所有缓存节点都没有缓存响应内容，则从远端服务器下载。