[发明专利]一种基于KM和贪心算法的边缘服务器部署和内容缓存方法

权利要求书

1.一种面向边缘计算互联光网络架构的边缘服务器部署和内容缓存协同优化方法，所述架构中包含位于核心网的内容库，多个基站和边缘服务器，其中基站与基站、核心网与基站之间通过光纤连接，某些基站处部署有边缘服务器，为缓存用户请求的内容提供有限的存储空间，其特征在于，根据光网络的资源现状和用户对多样化内容的需求情况，确定边缘服务器部署位置、内容缓存的位置以及各内容缓存时的副本数量，具体包括：

步骤1，根据基站所处位置的资源现状以及各个内容所需存储空间，计算顶点由基站集和边缘服务器集构成的二分图中任意基站与任意边缘服务器之间的匹配权重；将网络的带宽、网络节点之间的跳数、每个基站处网络的节点度、边缘服务器的存储空间和内容的数据量确定为影响匹配权重的因素；将每个基站与其它基站之间的最短路径上的最大可用带宽，每个基站与其它基站之间的最短路径上的跳数，每个基站处网络的节点度，每个边缘服务器内的存储空间，每个基站覆盖范围内用户请求的内容的数据量，进行归一化；

根据下式计算基站r与边缘服务器i之间的匹配权重：

其中，上式中a₁+a₂+a₃+a₄+a₅＝1，表示基站r与网络中其它基站之间最短路径上的最大可用带宽的归一化数值，表示基站r与网络中其它基站之间最短路径上的跳数的归一化数值，NDE_r表示基站r处网络的节点度的归一化数值，NS_i表示边缘服务器i存储空间的归一化数值，NSumD_r表示基站r覆盖范围内用户请求的内容的数据量的归一化数值；

步骤2，基于库恩-曼克莱斯KM算法确定边缘服务器部署的最优位置集合；

步骤3，根据所述各个内容的数据量和各个边缘服务器的可用存储空间，利用贪心算法确定可以缓存各个内容的边缘服务器集合；如果边缘服务器的可用存储容量大于内容所需的存储容量，则将所述边缘服务器设定为所述内容的候选可用边缘服务器；

步骤4，根据内容副本数量和边缘服务器可用数量，确定各个内容缓存的最优边缘服务器集合；具体为：根据各个内容的流行度与边缘服务器的数量，计算每个内容的副本数；当存在可以缓存所述内容的边缘服务器，且可用的边缘服务器的数量大于所述内容副本的数量时，根据所述内容的本地受欢迎度确定缓存所述内容副本的边缘服务器集合；当存在可以缓存所述内容的边缘服务器，且可用的边缘服务器的数量小于等于所述内容副本的数量时，将所述内容的副本缓存到具有剩余存储容量的可用边缘服务器内；如果不存在可以缓存所述内容的边缘服务器，则不在边缘服务器内缓存所述内容，所述内容存储在位于核心网的内容库中。