[发明专利]一种多边缘协同的资源部署方法

权利要求书

1.一种多边缘协同的资源部署方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，检测边缘服务器与周围边缘设备的网络跳数，使用全局更新的蚁群算法对每一个边缘服务器动态地分配N个边缘设备；定义必要参数：边缘服务器i与边缘设备j之间的网络跳数为T_ij，蚁群算法的迭代次数为iteratorNum，蚂蚁的数量为antNum，每只蚂蚁对应一次分配的策略，一个边缘设备分配到一个边缘域这条路径的信息素浓度为pheromone，信息素挥发因子为p，信息素残留因子为1-p，信息启发式因子为α，期望启发式因子为β；

每一个边缘域优化采用以下步骤：

1)首先从边缘服务器周围的边缘设备随机选取N个边缘设备；

2)采用如下公式评价该策略的质量；

第k只蚂蚁分配的策略，对应的边缘服务器i与分配的N个设备之间的网络总跳数为

3)采用以下公式更新信息素

n次迭代后在路径(i,j)上的信息素按如下规则调整：

τ_ij(n+1)＝(1-p)τ_ij(n)+pΔτ_ij(n)

Δτ_ij(n)为每一迭代后边缘服务器i与边缘设备j之间信息素浓度的累积增加量，Δ^kτ_ij(n)为第k只蚂蚁对边缘服务器i与边缘设备j之间信息素浓度的贡献量；

4)一部分蚂蚁按信息素浓度进行分配，一部分蚂蚁采用随机分配；

5)若未达到迭代次数，返回2)；

步骤2，每一个边缘域的边缘服务器始终保持自动监听状态，监听终端的资源请求信息，当终端发起资源请求时，边缘服务器向终端返回转发跳数、链路拥塞情况，终端获取到信息后，选择最优的边缘服务器；

步骤3，将终端的资源切片，通过布谷鸟搜索算法，在选定的边缘域中采取最佳边缘域资源部署策略，

定义以下必要参数：

边缘域中当前可用的边缘设备数为M，每一个边缘设备当前可用的计算资源，数据资源为device_cal_source和device_data_source，边缘域中各边缘设备的最低可用的计算资源，数据资源为min_cal_source和min_data_source，边缘设备的单位任务处理时间为t_j，边缘服务器当前的计算和存储资源为server_cal_source和server_data_source，边缘服务器的单位任务处理时间为t_server；

终端请求的资源包括计算资源cal_source，数据资源data_source，每次请求所需的资源部署在n个边缘设备和边缘服务器中，该次请求边缘设备j部署计算资源和数据资源为cal_source_j和data_source_j；

布谷鸟算法必要参数：

寄主的总个数为L,最大换代数为MaxGeneration，布谷鸟每次放置布谷鸟蛋的个数为egg_num，每个在鸟巢放置的布谷鸟蛋对应一个source_deploy矩阵，每次放置鸟蛋被发现的概率为被发现后则随机产生一个source_deploy矩阵，每次的换代保存quaility最高的source_deploy矩阵；

每一次请求在边缘域资源部署采用以下步骤：

a)采用以下方式计算参与该请求资源部署的总边缘设备数当n≤M/2时，资源部署在n个边缘设备中，当n＞M/2时，将的计算资源和的数据资源部署在M/2个边缘设备中，剩余资源均部署在边缘服务器中，

b)随机产生一个source_deploy矩阵，矩阵如下：

每一次资源部署对应一个4×(N+1)的矩阵source_deploy，矩阵第一列为边缘设备id，第二列为为该边缘设备提供的计算资源，第三列该边缘设备提供的数据资源，每次资源部署的评估质量为quaility,第四列为该边缘设备的单位任务处理时间，若边缘服务器不参与部署，则第N+1行为空，否则，第N+1行表示本次资源部署边缘服务器提供的计算和数据资源；

c)通过以下公式评估该解的质量

每一次资源部署的评估质量为quaility,

且当n≤M/2时，θ＝0，当n＞M/2时，θ＝1；

d)通过概率淘汰一部分较差的解，通过如下公式寻找新的解第n+1次换代更新通过以下公式：

α为步长缩放因子；

e)未超过迭代次数，返回步骤b)，超过迭代次数，则排列解找出最佳。

2.根据权利要求1所述的一种多边缘协同的资源部署方法，其特征在于，所述的步骤2，具体包括步骤如下：

步骤A，边缘服务器i与终端j之间的转发跳数为d_ij，边缘服务器的拥塞情况为crowd，当crowd＝0，边缘服务器处于正常运行状态，此时终端可以直接进行资源请求，当crowd＝1，边缘服务器处于拥塞状态，此时终端进行资源请求时需要排队等待；

步骤B，终端收到M个边缘服务器返回的转发跳数d_ij、链路拥塞情况crowd后，选取crowd＝0，且转发跳数最小的边缘服务器的server0和crowd＝1，且转发跳数最小的边缘服务器server1；

步骤C，当crowd＝1时，预测当前终端的排队等待时间为t_wait，排队等待时间权重为η，当d_serverl+ηt_wait＜d_server0时，则选取server1作为最优的边缘服务器，否则，选取server0作为最优的边缘服务器。