1.一种基于边缘计算的多约束内容协作缓存优化方法,其特征在于,根据内容的流行度和文件大小,用户与边缘服务器的位置分布,以及边缘服务器缓存容量在内的约束条件,对内容进行缓存配置,具体包括以下步骤:
101、将云服务器中所有内容放入集合C={c},所有边缘服务器放入集合M={m},集合N={0}∪M,其中,c与m为大于0的整数,0代表云服务器,根据内容流行度Pc,对C中的内容进行初始缓存配置,得到初始缓存配置解空间 其中, 表示内容c是否缓存于边缘服务器m,当c缓存于m时, 否则,
102、建立禁忌搜索算法模型,设置最大迭代次数T和连续无效迭代次数I,初始化变量t=0,i=0,禁忌表 根据初始配置Xcur和目标函数F(X),计算目标函数值F(Xcur),令Xopt=Xcur,其中,Xopt为全局最优解;
103、t=t+1,如果t>T或i>I,跳转至步骤107,否则,由当前解Xcur产生邻域候选解集{X},跳转至步骤104;
104、如果所有候选解{X}均存在于当前禁忌表中,将其中的最优解进行解禁并赋值给Xcur,跳转至步骤105,否则,在所有候选解{X}中找到目标函数值F(X)最小且不在禁忌表H中的解,赋值给Xcur,跳转至步骤105;
105、将禁忌表H中Xcur的禁忌长度置为L,其他对象的禁忌长度减1,并删除禁忌长度为0的对象;
106、如果目标函数值F(Xcur)<F(Xopt),令Xopt=Xcur,i=0,跳转到步骤103,否则,令i=i+1,跳转至步骤103;
107、得到最优缓存配置方案 算法结束。
2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的多约束内容协作缓存优化方法,其特征在于,所述步骤101中对C中内容进行初始缓存配置的步骤包括:
1)集合C中各内容c的流行度Pc服从Zipf分布,根据边缘服务器和用户的位置,确定每个边缘服务器m下覆盖的用户数为Nm;
2)对C中的内容根据对应的Pc大小降序排列,对M中的边缘服务器按覆盖用户数Nm的大小降序排列;
3)根据最大优先原则,依次将C中的内容缓存至M中的边缘服务器,直到所有边缘服务器都达到缓存容量上限,得到初始缓存解 算法结束。
3.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的多约束内容协作缓存优化方法,其特征在于,所述步骤3)中边缘服务器缓存容量的约束条件如公式(1)所示,公式(1)中,sc表示内容c的大小,rm表示边缘服务器m的缓存容量。
4.根据权利要求1‑3所述的一种基于边缘计算的多约束内容协作缓存优化方法,其特征在于,所述步骤102、104和106中目标函数F(X)的定义如公式(2)所示,公式(2)中, 表示内容c是否缓存于边缘服务器m,当c缓存于m时, 否则, Pc表示内容c的流行度,Nm表示边缘服务器m覆盖的用户数, 表示边缘服务器m覆盖的用户请求服务器n上内容c的时延,其计算方法如公式(3)所示, 表示边缘服务器m覆盖的用户与服务器n上内容c的关系,其满足约束条件如公式(4)、(5)、(6)所示,当m下的用户访问n中的内容c时, 否则,公式(3)中,vm,n表示服务器m与n间的传输速率,vm,m表示边缘服务器m与其覆盖用户间的传输速率,vm,m′表示边缘服务器m与m′间的传输速率,公式(4)用于约束一次业务请求只能从一个服务器获取内容;公式(5)用于约束用户只能从具有相应内容副本的服务器下载该内容,公式(6)确保云服务器包含所有内容副本。
5.根据权利要求1‑3之一所述的一种基于边缘计算的多约束内容协作缓存优化方法,其特征在于,所述步骤103中根据当前解产生邻域候选解集,解集包含|M|·(|M|‑1)/2+|M|2
=(|M|+|M|)/2个候选解,候选解产生方式如下:方式1:在满足边缘服务器容量约束条件下,选择任一边缘服务器m中对应的内容c与其余任意一个边缘服务器中的任意内容c′交换位置,作为一个候选解,以此方法产生|M|·(|M|‑1)/2个候选解;
方式2 :在满足边缘服务器容 量约束条件下 ,依次选择云服务器中对应的内容c替换边缘服务器m′中任意内容c′,作为一个候选解,以此方法产生|M|个候选解,其中, 表示内容c存储于云服务器0, 表示用户从边缘服务器m′请求存储于云服务器0的内容c, 表示边缘服务器m请求存储于云服务器0的内容c的时延。