移動云計算中最小化微云使用個數技術制造技術

為了在移動云計算環境中提升移動應用的用戶體驗，節約微云提供商的運營成本，如何使用最少微云個數滿足用戶延遲需求引起了微云提供商的廣泛關注。本發明專利技術公開了一種使用最少微云個數來滿足用戶服務延遲需求的資源分配以及放置方法。該方法通過循環增加微云個數，在每一次增加微云過程中采用聚類算法的思想重新對所有的微云放置位置進行選擇，并對用戶請求進行分配，最后根據各個微云分配到的用戶請求資源計算出微云所需的資源數以及用戶分配到微云的平均延遲。即當用戶將網絡拓補及當前網絡接入點的用戶請求信息轉換為相應的數據作為算法的輸入后，算法通過相應的計算得出最少需要的微云個數和各個微云合適的放置位置，所需的資源數。

Mobile cloud computing in the cloud using a number of techniques to minimize

In the mobile cloud computing environment in order to enhance the user experience of mobile applications, cloud providers to save operating costs, how to use the least number of cloud to meet user delay requirement caused widespread concern in the cloud provider. The invention discloses a method for using the least number of cloud users service delay resource allocation demand and placement method. This method increases the number of circulating through the cloud, in every time increased by clustering algorithm cloud thinking in the process of placement to all cloudlets were selected and assigned to user requests, according to each cloud assigned to the user request resource to calculate cloud resources required and the number of users assigned to the average cloud delay. That is when users of network topologies and current network access point of the user request information is converted to the corresponding data as the input of the algorithms, the algorithm through the corresponding calculation requires a minimum number of each cloud and the cloud suitable position, the number of resources required.

【技術實現步驟摘要】
移動云計算中最小化微云使用個數技術
本專利技術涉及一種計算機技術，特別涉及一種移動云計算中的最小化微云使用個數的資源分配及放置技術。
技術介紹
今天，移動設備在人們的生活中已經變得無處不在，為了給移動設備用戶提供更多的服務移動應用變得越來越復雜對設備資源需求也越來越大。然而，基于移動設備的便攜性考慮，移動設備的尺寸往往較小，因此移動設備的電池壽命，計算能力，網絡帶寬以及存儲資源等往往是有限的。移動應用日益增長的資源需求和移動設備資源短缺的矛盾變得越來越突出，為了提高移動應用在移動設備的運行效率人們提出了把移動應用中工作負載上傳到資源豐富的云端服務器中執行，然而，在傳統的移動云計算架構中，移動用戶與云中心的距離較遠導致了用戶上傳任務產生較高端點傳輸延遲，對于延遲敏感的應用(例如增強現實)高的傳輸延遲是非常致命的，為了降低移動應用從云端獲取服務的通訊延遲，人們采用微云作為一種新的元素對移動設備云架構進行擴展，微云是一種資源豐富且穩定的計算機或者計算機群，移動應用可以上傳服務到較近的微云進行處理，有效的降低了從遠程云中心獲取服務的延遲。因此微云設備的放置位置以及資源的合理分配對降低移動應用延遲具有重要的意義。現有的技術只能預先給定微云的資源以及數量，然后通過相應算法去選擇合適位置進行放置，最后再將移動應用請求分配到較近的微云中去執行以達到最小化用戶平均延遲的目的。然而，在現實環境中，移動設備分布的區域密度不同，移動應用請求的資源也不同，人為的去設定微云的資源會導致微云資源分配不均勻，使得資源得不到有效的利用，并且移動應用請求通過分配到最近的微云中執行來降低請求延遲，如果出現最近的微云資源不足就只能的等待或者分配到較遠的微云去執行，這會導致應用的延遲增加。因此選擇合適的位置放置微云并合理的分配微云資源對資源的有效利用以及降低用戶請求延遲提升用戶體驗至關重要。此外，對于微云服務提供商來說，在保證用戶請求平均延遲的情況下合理的放置微云并進行資源分配對減少微云部署個數節約部署成本具有重要意義。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的缺點與不足，針對現實網絡環境中微云資源分配不合理問題提供一種有效的微云資源分配以及部署方法，在保證用戶請求平均延遲不超過給定的延遲值情況下對微云進行資源分配放置，以達到最小化微云使用個數的技術。本專利技術主要思想如下：首先，將要部署微云的區域的網絡拓補轉化為網絡拓補圖(如圖1所示)，在拓補圖中可供微云放置的節點作為用戶請求接入點，接入點與接入點之間使用帶權邊進行連接，邊的權值表示通訊延遲，兩個接入點之間的延遲就是它們之間的最短路徑長度，每個接入點上都有不同數量的用戶請求，每個用戶請求所需的資源可能不同，本專利技術解決的問題是給定一個用戶容忍的平均延遲D,將K(K小于或等于接入點個數)個微云放置到K個不同的接入點上并將所有接入點的用戶請求分配到微云中使得所使用的微云個數最少。在一個接入點個數固定的網絡中采用同樣的微云放置策略以及用戶分配方法對微云進行放置時隨著放置的微云個數增加用戶請求分配到微云中的平均延遲也隨之降低，因此，本專利技術的算法根據用戶輸入的平均延遲D，通過迭代的方式讓微云個數K逐漸進行遞增，在每一次迭代時采用K中心點聚類算法(K-MEDOIDS)的思想在圖的接入點中選擇微云放置的位置，微云放置完成后，每一個接入點上連接的用戶請求都分配到離該接入點最近的微云中以保證當前微云個數獲得的用戶平均延遲最小，當微云個數K增加到獲得的平均延遲小于或等于給定的延遲時，根據微云中分配到的用戶請求計算出各個放置位置上的微云所需的資源，K即為所需的最小微云個數。本專利技術的目的通過下述技術方案實現1.采用C++或其他編程語言對算法進行實現。2.根據用戶需求設計合理的用戶網絡數據輸入界面。本專利技術相對于現有技術具有如下的優點及效果：本專利技術能夠在一個較大規模網絡環境中給定一個用戶平均延遲的情況下計算出所需要的最少微云個數，并為每個微云選擇合理的放置進行放置，最后計算出各個位置的微云所需要的資源。使微云服務提供商能夠合理進行微云資源分配在滿足用戶需求的同時最小化部署運營成本。附圖說明圖1是網絡模型圖。圖2是系統流程圖。圖3是算法流程圖。圖4是算法偽代碼。具體實施方式下面結合實施例及附圖對本專利技術作進一步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限于此。實施例。本專利技術基于移動云計算中微云資源分配放置問題，提出一種有效的微云資源分配以及部署算法。本專利技術出于部署的簡單性考慮可采用如下方式進行部署。首先，算法可采用系統的方式進行部署，系統包含客戶端與服務端兩個實體，服務端可以位于本地也可以在遠程服務器，客戶端負責將實際中的網絡環境轉換為網絡拓補上傳到服務端，服務端負責計算出微云的放置位置以及微云所需的資源量并將計算結果返回給客戶端，這樣大幅降低了數據存儲和取回過程中的通信難度和計算時間的開銷。具體實現步驟如下：首先用戶將實際網絡環境轉化為網絡拓補圖(如圖1)所示，圖中接入點兩兩之間的邊含有權值可表示端點延遲，傳輸花費等，用戶可將網絡拓補圖轉化為邊權矩陣作為算法輸入，每個接入點上的用戶請求數以及每個用戶請求所需的資源可用相應的數據類型數組進行存儲，之后用戶通過客戶端將相應數據輸入到系統中。輸入完成后用戶可通過客戶端將數據上傳到服務器中進行計算，服務器計算完成后將微云的放置位置以及各個位置的微云所需的資源數生成相應的結果返還給用戶。本專利技術具體實施方式中涉及到的網絡圖的數據結構、接入點的參數值可根據實際環境需求進行合理設計。本專利技術所屬
的技術人員可以對實現細節合理的改進，但不會超越本專利技術的保護范圍。上述實施例為本專利技術較佳的實施方式，但本專利技術的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本專利技術的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種移動云計算中微云的資源確定及放置方法，其特征在于，所述方法的具體步驟包括：S1、給定一個用戶平均延遲D,微云個數K＝0；S2、微云個數K＝K+1S3、隨機選擇K接入點個作為微云放置位置；S4、對放置微云的接入點進行聚類；S5、對每一個類調整類中心即微云的放置位置,判斷所有的微云放置位置是否發生改變，如果沒有則跳轉到S6,否則跳轉到S4；S6、根據S5中的聚類結果計算各個微云所需資源以及所有用戶分配到微云的平均延遲avgD，如果avgD大于或等于D,跳轉到S2，否則輸出結果。

【技術特征摘要】
1.一種移動云計算中微云的資源確定及放置方法，其特征在于，所述方法的具體步驟包括：S1、給定一個用戶平均延遲D,微云個數K＝0；S2、微云個數K＝K+1S3、隨機選擇K接入點個作為微云放置位置；S4、對放置微云的接入點進行聚類；S5、對每一個類調整類中心即微云的放置位置,判斷所有的微云放置位置是否發生改變，如果沒有則跳轉到S6,否則跳轉到S4；S6、根據S5中的聚類結果計算各個微云所需資源以及所有用戶分配到微云的平均延遲avgD，如果avgD大于或等于D,跳轉到S2，否則輸出結果。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟S2還包括隨機選擇K個接入點作為微云的初始放置位置，每一個位置只能放置一個微云，每一個微云只能放置在一個位置，步驟S2隨機選擇K個接入點作為微云的初始放置位置，避免微云位置過于靠近使算法的運行時間過長，并且避免聚類算法陷入局部最優導致最終的微云放置結果以及資源分配較差，在該步驟中可根據實際應用采用其他更合理的方法產生微云的初始位置，提升算法運行效率以及解的質量；以及，在所述步驟S3中將所有接入點分成K個類，對每一個接入點將其歸類到距離它最近的微云中；對每一個接入點將其歸類到距離它最近的微云中避免了聚類過程中出現聚類不均勻歸類不合理的現象；在所述步驟S4中將所有的接入點分成K個類后，對對每一個類的每一個接入點計算一次該節點所屬的類的所有用戶請求分配到該節點的總延遲，選擇總延遲最小的節點作為該類的新的微云放置位置；采用K中心點聚類算法的思想對...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬隆杰，武繼剛，陳龍，劉竹松，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：廣東,44