[发明专利]面向边缘计算环境的基于博弈理论的微服务请求分发方法

权利要求书

1.一种面向边缘计算环境的基于博弈理论的微服务请求分发方法，包括以下步骤：

步骤1：将边缘服务器e_j从自身利益最大化即时延最小化的角度进行的微服务请求分发决策问题转换为如下的优化问题：

约束条件为：

λ′_i≤Ω_i·μ_i，1≤i≤m (6)

其中T_j表示边缘服务器e_j将基于微服务架构的应用请求分发完毕后产生的平均响应时间；服务器集合表示为E∪{e₀}，E表示边缘服务器集合，边缘服务器个数为n，e₀表示云服务器；定义基于微服务架构的应用请求是由m个微服务组成的调用链SC完成，即SC＝{ms₁,ms₂,…,ms_m}；Φ_j＝(j,Φ₁,Φ₂,…,Φ_i,…,Φ_m,j)表示边缘服务器e_j上应用请求的生命周期，即各个微服务调用的顺序，Φ_i表示调用微服务ms_i时选择的边缘服务器；A＝(1,1,…,1)，它表示阶为1×(n+1)的矩阵；O₁表示阶为(n+1)×1的零矩阵；O₂表示阶为(n+1)的零方阵；λ′_i＝(λ′_i,0,λ′_i,1,…,λ′_i,j,…,λ′_i,n)^T表示微服务ms_i在不同服务器上的请求到达速率集合，其中λ′_i,0表示微服务ms_i在云服务器e₀上的请求到达速率，λ′_i,j表示微服务ms_i在边缘服务器e_j上的请求到达速率；μ_i＝(μ_i,0,μ_i,1,…,μ_i,j,…,μ_i,n)^T表示微服务ms_i在不同服务器上的请求处理速率集合，其中μ_i,0表示微服务ms_i在云服务器e₀上的请求处理速率，μ_i,j表示微服务ms_i在边缘服务器e_j上的请求处理速率；Ω_i表示微服务ms_i的实例在服务器上的部署情况即：

其中Ω_i,0表示微服务ms_i的实例在云服务器e₀上的部署数量，Ω_i,j表示微服务ms_i的实例在边缘服务器e_j上的部署数量；表示微服务请求路径为Φ_j的概率，定义表示云服务器或边缘服务器e_j分发关于微服务ms_i的请求到云服务器或边缘服务器e_k的概率，则表示为：

其中∏表示累乘，由于应用请求的响应结果总是会回传到源边缘服务器上然后返回给用户，所以不会影响值的大小，即：

用表示边缘服务器e_j对微服务ms₁的请求分发策略，用表示对微服务ms_i+1，1≤i≤m-1，的请求分发策略，即：

T_Φ表示经过Φ_j路径所需要的延时时间；

步骤2：将边缘协作空间内n个边缘服务器之间微服务请求分发决策问题抽象为一个非合作博弈模型：

其中E表示博弈参与者即边缘服务器集合；表示边缘服务器e_j的策略集合；T_j(S_j,S_-j)表示博弈参与者即边缘服务器e_j的效益函数，即用来计算边缘服务器e_j服务范围内收到的应用请求的平均响应时间的函数，其中S_j表示边缘服务器e_j的微服务请求分发策略，S_-j表示除边缘服务器e_j外，剩余边缘服务器的微服务请求分发策略集合；

步骤3：n个边缘服务器作为博弈参与者采用同步轮转的方式，不断更新自己的策略，经过多个轮次的迭代最终实现纳什均衡状态，即没有任何一个边缘服务器可以在该状态通过更新自己的微服务请求分发策略来进一步的提高自己的效益；

步骤4：根据最终得到的纳什均衡解，制定每个边缘服务器e_j的微服务请求分发决策S_j即：

2.根据权利要求1所述的微服务请求分发方法，其特征在于，在每个边缘服务器更新自己策略并计算效益T_j的过程中考虑邻近边缘服务器服务重叠区域内对微服务ms₁请求的分发优化，此优化的步骤如下：

步骤3.1：构成服务重叠区域的边缘服务器集合t表示重叠区域O内用户上传速率最大的边缘服务器e_t，设定重叠区域内微服务ms₁的请求会优先分发给e_t处理，设定重叠区域O内的应用请求数量为O_num，边缘服务器e_t的应用请求到达速率为λ_t，边缘服务器e_t对微服务ms₁的请求分发策略为

步骤3.2：初始化重叠区域内微服务ms₁请求分发的优化策略根据公式计算用户直接将微服务ms₁的请求分发给边缘服务器e_k可以节省的时间，构成集合H＝{h_u,1,h_u,2,…,h_u,k,…,h_u,l}，其中u表示某一用户，表示微服务ms₁的请求参数大小，表示用户到边缘服务器e_t的上传速率，表示边缘服务器e_t和边缘服务器e_k之间的数据传输速率，表示用户到边缘服务器e_k的上传速率；

步骤3.3：对H降序排序；

步骤3.4：按照优先将微服务ms₁的请求发送给最节省时间开销的边缘服务器的原则来分发重叠区域的请求，直至O_num分发完或没有可以再优化分发的边缘服务器为止；

步骤3.5：最后，若O_num还有剩余，直接按照原请求分发路径进行分发并返回优化策略向量按照对微服务ms₁进行请求分发从而进一步的降低时延T_j。