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专利号: 2020115909309
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-05-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.移动边缘计算中副本的动态一致性维护方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,获取副本的放置数据,构建节点‑副本超图模型和关系矩阵,将三种一致性维护方式平均分配给所有的文件副本,所述三种一致性维护方式包括强一致性、弱一致性和最终一致性;

S2,获取副本数据集,副本数据以五元组(cread,cwrite,rtime,wcost,diff)表示,其中,cread,cwrite,rtime,wcost,diff依次代表读频率、写频率、响应时间、写开销、过期程度,提取其中cread,cwrite,rtime,wcost,diff属性数据,得到一个M×5的副本数据集矩阵Cf;

S3,标准化处理步骤S2得到的副本数据集矩阵Cf,并为Cf中的属性分配权重得到待划分副本数据矩阵Tm;

S4,依据步骤S3得到的待划分副本数据矩阵Tm,使用改进的聚类方法对Tm进行聚类划分,得到3个副本类别;

S5,依据步骤S1得到的超图G(V,E),利用广度优先搜索的方式将顶点集初始化分成两个顶点集V1和V2,通过改进的KL算法进行超图划分,动态地调整副本的存储位置,根据步骤S4得到的3个副本类别,根据打分函数给每个簇贴上相应的一致性维护策略,成功实现副本的动态一致性维护;

所述改进的KL算法具体包括以下步骤:

(1)根据边缘节点列表NodeList和文件列表FileList构造初始的超图H=

(2)使用广度优先搜索的方式得到初始的2路划分,得到顶点集合S1和S2;

(3)从集合S1和S2中选择一对节点,(vi,vj),其中vi∈S1,vj∈S2,计算收益值gain和两个节点的剩余空间 和 如果满足条件:就将两个节点之间的不同文件进行交换,并对遍历过的节点进行标记;如果不满足条件,直接进行下一趟的遍历操作,其中Maxgain, 分别表示当前最大收益值,节点vi和节点vj的容量;

(4)当所有节点被标记,该趟结束,如果迭代次等于Kn时,则整个算法结束;若迭代次数小于Kn,将迭代次数加1,然后将当前划分的结果作为输入,进行算法的下一趟遍历。

2.根据权利要求1所述移动边缘计算中副本的动态一致性维护方法,其特征在于:步骤S1所述节点‑副本超图模型和关系矩阵定义为,存储相同文件副本的结点之间存在一条超边,将超边进行编号,形成一个超图G(V,E)和一个N×M邻接矩阵T,其中的元素T(ui,uj)代表第i个节点存储了第j个副本,V和E表示顶点集合和超边集合,N和M为正整数,且i、j均为不大于N和M的正整数。

3.根据权利要求2所述移动边缘计算中副本的动态一致性维护方法,其特征在于:所述节点‑副本超图模型和关系矩阵的构建方法如下:(1)根据移动边缘计算中节点存储副本的情况得到超边集合E;

(2)根据超边集合和各个节点之间的距离关系得到无向加权超图G(V,E);

(3)根据超图G(V,E)得N×M邻接矩阵T。

4.根据权利要求1所述移动边缘计算中副本的动态一致性维护方法,其特征在于:步骤S3所述标准化处理为使用离差标准化方法对副本数据集Cf进行标准化处理:其中,pi表示数据矩阵中每一列数据的取值,z表示行数, 和分别表示该列数据最小值和最大值,wi表示对应pi分配的权重值,qi为标准化处理之后的值。

5.根据权利要求1所述移动边缘计算中副本的动态一致性维护方法,其特征在于:步骤S4所述改进的聚类方法具体包括以下步骤:(1)通过基于样本密度的方法确定3个初始聚类中心c1,c2,c3;

(2)分别计算每个数据对象xi到所有聚类中心ci的加权欧式距离,并将其匹配到最近的簇中;

* * *

(3)依据公式 重新计算簇的中心c1 ,c2 ,c3;

* * * *

(4)若对于任意的i∈{1,2,3},ci=ci都成立,则算法结束,当前的c1 ,c2 ,c3代表最终* *得聚类结果;若ci≠ci,令ci=ci,重复第步骤(2);

(5)在得到聚类结果之后,根据打分函数给每个簇贴上相应的一致性维护策略。

6.根据权利要求5所述移动边缘计算中副本的动态一致性维护方法,其特征在于:步骤(1)中所述初始聚类中心c1,c2,c3通过以下方法确定:

1)计算每个数据对象xi的密度 找到核心对象并将其加入到高密度区域集合Dρ中;

2)从Dρ中计算两两样本点间的距离,找到距离最大的两个样本点c1,c2,并将其作为初始的簇中心;从集合Dρ中找满足{dist(c1,c3)+dist(c2,c3)≥dist(c1,ci)+dist(c2,ci)}的样本点c3,其中ci是除了c1,c2之外的任一样本点,并将c3作为第3个初始簇中心。

7.根据权利要求6所述移动边缘计算中副本的动态一致性维护方法,其特征在于:步骤

1)所述高密度区域集合Dρ的构建方法包括以下步骤:

(a)样本数据点xi的密度 其中p表示与xi

距离小于等于半径dc的样本数据点;

(b)随机产生Y组聚类中心Ci={ci1,ci2,ci3},1≤i≤Y,其中ci1,ci2,ci3表示三个聚类中心;

(c)分别计算每一组三个聚类中心两两之间的距离dist(cij,cik),然后将得到的三个距离值相加,得到一个距离和sumi,如下所示:并求得Y组sumi的总和sum,

(d)得到每个样本的半径dc如下所示:

(e)如果数据点xi的密度满足 则说明该数据对象为核心对象,即该数据处于高密度集合Dρ中,其中minden为密度阈值;

(f)根据所有样本的密度集合Dρ来设置minden,首先将Dρ进行升序排序,然后将下标为三分之二集合长度的密度值作为minden。

8.根据权利要求5所述移动边缘计算中副本的动态一致性维护方法,其特征在于:步骤(5)所述打分函数,采用加权求和的方式来设置,各个属性对应的权值为wc={wci|1≤i≤

5},设置打分函数为:

score(xi)=wc1×cread+wc2×cwrite+wc3×rtime+wc4×cost+wc5×diff。

9.根据权利要求1所述移动边缘计算中副本的动态一致性维护方法,其特征在于:步骤(2)所述使用广度优先搜索的方式得到初始的2路划分的方法包括:

1)初始化两个空的顶点集合S1和S2,寻找度数最大的顶点Vx,将Vx加入到第一个集合S1中,这里的顶点度数就是与当前顶点相关联的超边的条数;

2)每次从集合S1中依次选取度数最大的顶点Vy,然后从Vy使用广度优先搜索的遍历方式对超图进行遍历,寻找与Vy中顶点相连的顶点Vz,并将Vz加入到集合S1中;

3)当 时,停止初始划分操作,得到两个大小相同的顶点集合S1和S2,这就是该超图模型的一个初始划分,其中n表示顶点总数。