1.一种面向隐私保护与能耗优化的任务卸载方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,根据服务器和设备相关信息数据构建系统模型;
S2,根据系统模型,对任务信息数据作标准化处理并为属性分配不同的权重,得到待分组的任务信息数据;
S3,采用聚类算法,对得到的任务信息数据根据属性权重进行分组,分组的组数与系统模型中服务器数量相等;
S4,根据建立的系统模型以及分组结果计算出能耗;并通过改进MFO飞蛾火焰算法,在容忍时延范围内优化能耗,得到各设备任务的卸载决策;
S5,根据卸载决策将任务卸载到对应的边缘节点或进行本地处理;
所述步骤S3采用聚类算法,对得到的任务信息数据根据属性权重进行分组,具体包括步骤:(1)对于M个服务器与N个用户设备任务,根据服务器位置确定M个初始聚类中心c(2)分别计算每个数据对象x
(3)依据公式
(4)若对于任意的i∈{1,2,...,m},m表示服务器个数,c(5)在得到聚类结果之后,根据不同的分组分别将任务对应到相应分组的服务器,使得MEC服务器节点覆盖范围内存在多个用户卸载任务信息相似,攻击者无法从多个卸载行为相近的用户中区分出所攻击的目标用户;
所述步骤S4计算卸载决策的方法包括步骤:
(1)根据带宽,用户设备功率,信道增益,噪声功率计算任务传输速率;
(2)根据用户设备CPU频率和任务所需的计算力计算本地处理时延;
(3)根据任务传输速率和任务大小计算传输时延;
(4)根据边缘服务器CPU频率和任务所需计算力计算边缘服务器处理时延;
(5)根据用户设备CPU频率、任务所需的计算力、以及本地设备硬件相关能耗系数计算本地处理能耗;
(6)根据用户设备功率,传输时延计算传输能耗;
(7)根据边缘服务器CPU频率、任务所需的计算力、以及边缘服务器硬件相关能耗系数计算边缘服务器处理能耗;
(8)根据(5),(6),(7)计算最终能耗;
(9)通过MFO算法作出卸载决策,使得任务处理时延在可容忍时延范围内并优化能耗;
所述步骤(9)中,通过MFO算法作出卸载决策的步骤包括:
1)初始化D个飞蛾,位置在解空间内随机分布,其中每个飞蛾都是一个N维向量,N为用户设备个数,使用D×N的矩阵Z存储飞蛾位置;
2)再用一个D维向量存储每个飞蛾位置的适应度值,适应度值对应每个用户设备的能耗E
3)将第一代飞蛾位置按照适应度值从小到大排序,排序后赋值给火焰,作为第一代中火焰的空间位置;
4)每个飞蛾依据更新公式向对应火焰飞去并更新位置;
5)计算飞蛾位置更新后的适应度值,将更新后的飞蛾位置与火焰位置的适应度值重新排序,选取适应度值更优的空间位置更新为下一代火焰的位置;
6)计算火焰数量flame_no,
7)迭代次数iter+1,执行步骤4),进入下一代,直至迭代次数iter达到最大迭代次数max_iter,结束迭代,输出最优卸载决策;
所述MFO算法用二值映射,飞蛾位置向量的维度数对应任务数,目标函数适应度值对应于能耗值,迭代过程中计算适应度值时,将飞蛾位置中的各个分量的值看作优先级,数值大的优先级高,以此将飞蛾位置向量的值映射为1或0;飞蛾的位置对应于优化问题的一个解向量,即卸载决策,映射后此向量的各个分量为1或0,为1代表此用户设备任务卸载到边缘服务器执行,为0则本地处理;最后,可以卸载的任务对应的分量值为1,反之为0,算法最终输出最优卸载决策。
2.根据权利要求1所述的面向隐私保护与能耗优化的任务卸载方法,其特征在于,所述步骤S1根据服务器和设备相关信息数据构建系统模型的方法具体包括:根据数据中服务器和设备的相关信息,利用矩阵存储M个服务器信息和N个设备任务信息,其中每个任务信息可描述为五元组(x,y,b,c,t
3.根据权利要求1所述的面向隐私保护与能耗优化的任务卸载方法,其特征在于,所述步骤S2对任务信息数据作标准化处理并为属性分配不同的权重,得到待分组的任务信息数据,具体包括:标准化、归一化处理N×5设备任务信息数据,并为数据中属性分配权重,使用离差标准化方法对数据集进行标准化处理包括:其中,p
4.根据权利要求1所述的面向隐私保护与能耗优化的任务卸载方法,其特征在于,所述4)每个飞蛾依据更新公式向对应火焰飞去并更新位置,具体包括:Z
其中Z
其中,iter表示当前迭代次数,max_iter表示最大迭代次数。
5.根据权利要求1所述的面向隐私保护与能耗优化的任务卸载方法,其特征在于,所述6)计算火焰数量flame_no,具体包括:其中,D表示飞蛾数量,iter表示当前迭代次数,max_iter表示最大迭代次数,round表示四舍五入函数;
flame_no随着迭代次数增长而逐渐减少,迭代结束时仅有1个火焰;当飞蛾数量小于等于火焰数量时,第i个飞蛾追逐第i个火焰;当飞蛾数量大于火焰数量时,多出来的飞蛾追逐适应度排序最末的火焰。