[发明专利]一种边缘环境下低时间成本的用户分配方法

权利要求书

1.一种边缘环境下低时间成本的用户分配方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)获取用户资源请求和各边缘服务器剩余资源以及每个用户和每个边缘服务器的经纬度，得到用户集合U＝{u₁，…，u_m}和边缘服务器集合S＝{s₁，…，s_n}，接着依据请求资源的大小对用户进行排序，把用户集合按照资源大小分成数量大小相等的L段，每段用户为U_l；

用户资源请求用向量表示为u_i＝vcpu，memory，…，weight；

边缘服务器s_j的资源信息用向量表示

其中，n为请求计算资源的用户总数，m为边缘服务器总数量，vcpu代表cpu微内核数；memory代表内存；weight代表用户的工作负载；range代表边缘服务器信号有效覆盖面积；代表边缘服务器s_j的cpu性能，通过经纬度信息计算每个用户和每个边缘服务器的地理距离，用户u_i与边缘服务器s_j的地理距离用d_ij表示，d_ij小于等于s的覆盖范围时，表示用户在边缘服务器s的范围内，在s_j的剩余资源足够的情况下，用户u_i可分配给边缘服务器s_j；

(2)初始化迭代参数，包括初始温度INIT_TEM、温度衰减率RATE、终止温度FINNAL_TEM、内循环次数IN_LOOP、连续不更新当前解最大次数LIMIT和外循环次数OUT_LOOP；

(3)初始化分配策略A＝{a_ij；i∈{1，…，n}，j∈{1，…，m}}，初始化的A赋值给第一次外循环的初始分配策略，对每段用户进行分段迭代，即开始迭代第一段用户之前，先产生一个初始分配策略，之后的每段用户迭代的初始分配策略均是上一段用户迭代之后产生的最优的分配策略；

上述过程中，用户须在边缘服务器覆盖范围之内，且边缘服务器的剩余资源能够满足用户的需求，然后按照边缘服务器处理速度的大小来产生初始分配策略，把每个用户的备选边缘服务器按照处理速度的大小进行排序，随机选择一个没有被分配的用户，把用户分配给备选边缘服务器中处理速度最快的边缘服务器，若该边缘服务器的处理速度仍不能满足资源约束，则判断下一个备选边缘服务器，直到该用户被分配，若最终没有满足资源约束的备选边缘服务器，则分配到云端；

(4)产生新的分配策略，并计算当前分配策略的总时间成本T_totle

在当前分配策略的基础上随机选择一个用户进行重新制定分配策略，操作完成后，判断重新制定分配策略时被调整的服务器能否分配给没有被分配服务器的用户，同时判断被改动的用户能否继续分配给别的覆盖该用户的边缘服务器；

其中，若用户分配到边缘服务器，其时间成本为即表示为用户u_i在边缘服务器s_j上的时间成本；

若用户没有可分配的边缘服务器则被分配到云端执行任务，该时间成本为

Capacity_i表示用户U_i需求的资源提供的计算能力的大小，

代表用户u_i的第k类资源的大小，D代表资源的种类总数，k＝{1，…，D}；

(5)根据时间成本的变化，更新分配决策

计算新的分类策略A^new的时间成本并和产生新分配决策的当前分配策略A^current的总时间成本进行对比，用时间成本小的替换时间成本高的，如果时间成本相等或者新的分配策略时间成本更高，则按照相应概率P选择是否更新分配策略；

其中，delate为新产生的分配策略的时间成本与当前分配策略的时间成本的差值，代表新产生的分配策略的总时间成本，代表当前分配策略的总时间成本；

如果delate≤0且allocation^cur≤allocation^new，则用新产生的分配策略更新当前的分配策略，其中allocation^cur是当前分配策略分配的用户总数，allocation^new表示新产生的分配策略分配的用户总数，否则，随机产生一个r∈[0，1]的实数，若r≥P，则判断条件delate≤a且allocation^new≥allocation^cur-b，如果条件成立更新当前分配策略；

a表示新产生的分配策略产生的所有用户总时间成本与当前分配策略产生的所有用户总时间成本的差值，b代表新产生的分配策略分配的用户总数少于当前分配策略分配的用户总数的最大值；

上述条件即描述为，如果新产生的分配策略比当前策略更差，那么如果不超过并且allocation^new最大比allocation^cur少b个；

(6)判断循环过程是否满足终止条件

循环的终止条件由INIT_TEM、RATE、FINNAL_TEM、IN_LOOP、LIMIT和OUT_LOOP六个参数控制；通过概率P判断是否接受差的分配决策，最终输出最佳分配策略；

(7)每一段用户的迭代结束之后，判断上一段用户迭代产生的分配策略和当前段用户产生的分配策略的优劣，将更优的分配策略作为下一段用户迭代的初始分配策略。