1.一种移动边缘计算网络下推荐赋能的边缘缓存优化方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)建立可推荐边缘缓存系统,包括远程云服务器、基站、边缘服务器、服务用户、内容文件;
2)获取当前待分析基站中所有服务用户、边缘服务器中的信息数据;
3)初始化可推荐边缘缓存系统参数;
4)确定t时刻的内容推荐策略
5)计算t时刻的内容推荐策略 的资源分配代价;
6)更新边缘服务器的缓存内容;
7)返回步骤2),重复迭代,直至时刻t=T,输出可推荐边缘缓存系统中的最优缓存内容T为运行周期;
所述基站的数量记为B;每一个基站包含一个边缘服务器;服务用户数量记为M;内容文件数量记为F;所述服务用户为终端设备;
所述可推荐边缘缓存系统中,一个服务用户在一个时刻被一个基站所服务;
所述可推荐边缘缓存系统周期性运行,总运行时刻记为T;
所述终端设备的信息数据包括终端设备的请求内容f;
所述边缘服务器的信息数据包括边缘服务器的缓存内容 边缘服务器的缓存容量大小Kb、边缘服务器的服务用户 和当前边缘服务端的缓存策略其中策略参数 且 策略参数 代表用户m所请求的内容由边缘服务器提供;策略参数 代表用户m所请求的内容由远程云服务器提供;策略参数 代表用户m所请求的内容由边缘服务器所缓存的相似内容提供;
为t时刻服务用户数量;
所述初始化可推荐边缘缓存系统参数的步骤包括:设定缓存策略 其中
设定资源分配代价 其中 表示在t时刻边缘服务器b中包含内容的状态;
设定边缘服务器的缓存内容 随机从F个不同的文件中抽取,且满足约束条件kf为缓存内容的容量;
设定预推荐内容j=0,j为预推荐内容的编号;
确定t时刻的内容推荐策略 的步骤包括:
4.1)根据边缘服务器缓存内容状态信息 的值判断请求内容f缓存位置;
若 则判断请求内容缓存在边缘服务器中,进入步骤4.2);
若 则判断请求内容未缓存在边缘服务器中,进入步骤4.3);
4.2)更新缓存参数,令缓存参数 缓存参数 缓存参数 确定t时刻的内容推荐策略 为用户m所请求的内容由边缘服务器提供;
4.3)计算边缘服务器中缓存内容与请求内容的相似度评分,若相似度评分大于预设阈值,则令缓存参数 缓存参数 缓存参数 确定t时刻的内容推荐策略 为用户m所请求的内容由边缘服务器所缓存的相似内容提供,否则,进入步骤4.4);
4.4)更新缓存参数,令缓存参数 缓存参数 缓存参数 确定t时刻的内容推荐策略 为用户m所请求的内容由远程云服务器提供;
所述t时刻的内容推荐策略 的资源分配代价 如下所示:式中,λ1、λ2、λ3表示权重,且λ1+λ2+λ3=1;资源分配代价 为t时刻缓存参数 时的总相似度代价; 为总时延代价; 为t时刻边缘服务端的缓存命中代价;
其中,t时刻软命中的总相似度代价 如下所示:式中, 为用户m在t时刻请求的内容;软命中指用户m所请求的内容由边缘服务器所缓存的相似内容提供;
m
用户m的请求内容f和推荐内容j之间的相似度代价c(f,j)如下所示:t时刻的总时延代价 如下所示:
式中, 表示t时刻边缘服务器b中的缓存替代方案;当 表明当前内容f应该被缓存,否则不缓存; 为云端传输时延;
传输过程中的时延代价 如下所示:
式中, 为边缘服务器传输时延; 表明为用户m推荐的最相似内容j的传输时延;
用户m和边缘服务端b下载速率 如下所示:最优带宽分配代价 如下所示:
2
式中,σ为噪声功率、Pb是从边缘服务器b分配给其服务用户的发射功率、|hb,m|表示信道增益;
t时刻边缘服务端的缓存命中代价 如下所示:软命中率 如下所示:
式中, 表示边缘服务器b所服务的用户数;
以当前获得的缓存策略 和资源分配代价 作为输入数据,通过LRU和LFU原则替换当前边缘服务端的缓存内容;
通过LRU和LFU原则替换当前边缘服务端的缓存内容的步骤包括:a1)在边缘服务器中存储LRU队列和LFU队列;
a2)计算 的值,若 则将当前内容f加入所述LRU队列;
a3)当所述LRU队列中存在访问热度大于预设热度阈值的数据时,将该数据从所述LRU队列中转移至所述LFU队列;
a4)将从所述LRU队列中淘汰的数据的索引记录到LRU淘汰列表,并将从所述LFU队列中淘汰的数据的索引记录到LFU淘汰列表;
a5)当所述LRU淘汰列表的命中次数达到预设第一命中阈值时,增加所述LRU队列的空间,减小所述LFU队列的空间,并重置所述LRU淘汰列表的命中次数;
a6)当所述LFU淘汰列表的命中次数达到预设第二命中阈值时,增加所述LFU队列的空间,减小所述LRU队列的空间,并重置所述LFU淘汰列表的命中次数。
2.根据权利要求1所述的一种移动边缘计算网络下推荐赋能的边缘缓存优化方法,其特征在于,所述相似内容是指与请求内容相似度评分大于预设阈值的缓存内容。
3.根据权利要求1所述的一种移动边缘计算网络下推荐赋能的边缘缓存优化方法,其特征在于,边缘服务器内缓存内容与请求内容相似度评分 如下所示:式中, 为用户m对内容f的评分;Sim(f,j)为相似度矩阵;
其中,相似度矩阵如下所示:
式中,|N(f)|和|N(j)|分别代表喜欢内容f和内容j的用户数,|N(f)∩N(j)|为同时喜欢内容f和内容j的用户数的用户数。