[发明专利]一种集中式服务解耦后公平部署的响应时间优化方法

权利要求书

1.一种集中式服务解耦后公平部署的响应时间优化方法，其特征在于采用服务解耦方法和基于MOEA/D算法对子服务进行部署，将解耦后的子服务和低耦合度服务部署于边缘服务器上并进行多目标优化，使得在保证边缘服务器负载公平性的条件下整体响应时间最短，其具体优化包括以下步骤：

步骤l：构建边缘云的系统架构和耦合度模型、传输服务通信开销模型和通信延迟模型；

步骤2：对所有的服务进行耦合度计算，将计算的耦合度与设定的耦合度阈值进行判断，如低于耦合度阈值，则直接进行子服务的部署；如高于耦合度阈值，则对该服务进行解耦；

步骤3：对高于耦合度阈值的耦合服务进行离线阶段解耦和线上阶段解耦，所述离线阶段解耦是根据每个边缘服务器对高耦合服务的订阅情况进行基于服务字段的特征提取，并使用基于k-means的方法对其进行聚类；所述线上阶段解耦是将离线解耦的聚类结果作为线上聚类的初始输入，并使用基于streaming k-means的方法对其字段有增加或者删除的服务进行实时聚类；

步骤4：根据构建的耦合度模型、传输服务通信开销模型和通信延迟模型，使用基于MOEA/D算法对子服务进行部署，其中子服务包括步骤2中的低耦合服务和步骤3中两个阶段的聚类输出结果；

步骤5：部署结束后可得到多目标的最优解，使得在保证边缘服务器负载公平性的条件下整体响应时间最短。

2.根据权利要求l所述集中式服务解耦后公平部署的响应时间优化方法，其特征在于所述步骤l的实现过程具体包括下述步骤：

步骤A1：耦合度模型的构建

设云服务器维护N_s个服务，每个服务S_i(1≤i≤N_s)由个字段组成，对于边缘服务器N_es，每个边缘服务器E_j(1≤j≤N_es)按照自己的需求订阅一个或多个服务中的若干字段；

设表示边缘服务器E_j与服务S_i中字段k的订阅关系，若E_j订阅了服务S_i中的字段k，则为l，否则为0，分别引入由下述a～c式表示字段不同操作对服务影响的和

由此，边缘服务器E_j订阅服务S_i中字段k对其影响为下述d式表示的

其中：w_l为不同操作的影响系数；

因此，边缘服务器E_j订阅服务S_i的影响为下述e式表示的

其中：p_k是字段k的修改频率；

综上，服务S_i的耦合度计算公式为下述f式表示：

步骤A2：传输服务通信开销模型的构建

记服务S_i从云服务器卸载到边缘服务器E_j的附加信息大小为A(A＞0)，服务S_i大小为B_i，则传输服务S_i的通信开销由下述g式表示：

将S_i划分为个子服务，即划分后的子服务大小为则传输其子服务的通信开销由下述h式表示：

其中：满足

边缘服务器E_k订阅了子服务中若干字段，即被认为订阅了子服务其边缘服务器E_k是否订阅了子服务则记为由下述i式表示的

那么，边缘服务器E_k接受从云服务器卸载的子服务所需通信开销由下述j式表示为：

那么，边缘服务器E_k接受从云服务器卸载的服务S_i所需通信开销由下述k式表示为：

由此，通过一种给定的服务划分方法，所有边缘服务器接收到云服务器中服务S_i的通信开销则由下述m式表示为：

并且满足以下约束条件：

A＞0，

步骤A3：通信延迟模型的构建

记为下述n式表示的两个边缘服务器E_i和E_j间的传输延迟：

其中：B(E_i，E_j)为带宽；W(E_i，E_j)为下述r式表示在边缘服务器E_i到边缘服务器E_j之间传输的子服务集S_nb的大小：

记为下述s式表示的传播延迟：

其中：d(E_i，E_j)为两个边缘服务器之间的距离；θ为电信号在光缆中传播速率；如果在两个边缘服务器之间没有路由，则将设为无穷大；

综上，两个边缘服务器之间的有线通信延迟则由下述t式表示：

其中：为终端i到边缘服务器E_j之间的无线传输距离，其延迟由下述u式表示：

其中：W(i，E_j)表示终端i到边缘服务器E_j之间传输任务的大小，且最大数据传输速率tr(i，E_j)由下述v式表示为：

其中：B(i，E_j)为终端i到边缘服务器E_j无线通信链路传输数据的带宽；信噪比；P_i为终端i的传输功率；g(i，E_j)为终端i与边缘服务器E_j之间的信号增益；N_p为信道内噪声功率；

由此，终端i到边缘服务器E_j的通信延迟由下述w式表示为：

其中：E_i位于距离终端i最近的基站旁。