雾计算节点间协同工作算法研究
发布时间：2020-06-07 13:29
【摘要】：随着物联网逐渐深入人们的生产生活,人们对诸多物联网应用提出了越来越高的要求,诸如时延、带宽等。为了满足物联网实时应用的要求,雾计算网络应运而生,它克服了云计算中心带宽资源受限、延迟长的缺陷,能够快速响应物联网设备的请求,且不会占用大量的网络带宽。目前,雾计算节点间的协同工作算法已成为了业界的研究热点之一。雾计算网络作为一种分布式系统,对协同工作算法具有极高的要求,包括公平性、可伸缩性、稳定性和可靠性。为了满足雾计算节点协同工作算法的要求,本文作出的工作和贡献如下:(1)论文分析了雾计算节点的排队模型,通过对比普遍应用的先到先服务机制(First-Come-First-Serve Mechanism,FCFS)和时分机制(Time-Sharing Mechanism,TS),论证了时分机制的公平性,并提出以时分机制的M/G/1排队系统作为雾计算节点的排队模型。进一步,利用雾计算节点排队模型的公平性,提出了雾计算节点的并行系数,该系数能够客观地衡量多种类任务输入的雾计算节点的工作状态。然后,结合分布式系统的工作窃取机制,提出了基于负载均衡的雾计算节点协同工作算法(Load-Balancing and Work-Stealing Algorithm,LBWS),该算法采用纳什讨价还价解决方案公平地分配概率集,使得每个雾计算节点的并行系数达到帕累托最优状态。多个参数的对比实验表明该算法对于多种类的任务具有公平性、对大小不同的雾计算网络具有伸缩性;(2)论文定义了雾计算节点在证据空间和评价空间的相对信誉坐标,结合任务窃取过程推导出基于不确定概率论的信任度、不信任度和不确定性等值,进而提出了证据融合算法和时间折扣算法。更进一步,论文提出了雾计算节点的信誉模型和雾计算网络的信誉系统。通过结合该信誉模型和负载均衡算法,提出了基于负载均衡和信誉系统的雾计算节点协同工作算法(Load-Balancing and Work-Stealing Combined with Reputation System,LBWSRS),该算法使得雾计算节点能够更加高效地协同工作,并克服节点的性能波动问题。仿真实验表明该算法能够缓解雾计算节点性能波动所造成的影响,提高雾计算网络的可靠性和稳定性。论文在最后提出了针对雾计算的下一步研究工作,并对未来进行了规划与展望。本文共使用图24幅,表12个,参考文献54篇。
【图文】：
网络系统等领域［１６］。逡逑排队系统又被称为服务系统，是用来模拟生活中的需要排队的服务场景。排队逡逑系统一般由服务机构和服务对象（顾客）组成，经典的排队系统模型如图２－１所示：逡逑ａＨ｛６邋６逡逑顾客逦丨逦排队队列逦服务机构丨逡逑１＿逦媻岭翌逦［逦■逡逑图２－１排队系统模型逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｑｕｅｕｉｎｇ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋Ｍｏｄｅｌ逡逑图２－１中的顾客到达就是系统的输入，顾客离开就是系统的输出，而队列存储逡逑着排队中的顾客，服务机构为顾客提供服务，服务规则规定了服务机构服务顾客的逡逑方法机制。排队系统的输入过程是随机的，到达时间间隔一般服从指数分布或爱尔逡逑朗分布；每个顾客的服务时间也是随机的，服务时间一般服从指数分布；服务规则逡逑一般有先到先服务机制，后到先服务机制，优先权服务机制等等。下面将详细介绍逡逑最经典的排队系统——Ｍ／Ｍ／１排队系统。逡逑Ｍ／Ｍ／１排队系统被用于模拟生产生活中的诸多系统，该系统必须具有如下条逡逑６逡逑
本文不仅拓展化服务时间的概率分布，对排队系统的服务规则也进行多角逡逑度对比。上文所阐述的排队模型均采用先到先服务机制，而在计算机系统中，时分逡逑机制也被广泛应用，采用时分机制的排队模型如图２－２所示：逡逑看逦Ｉ逡逑！逦重新插入队尼逦邋！逡逑丽副里逡逑顿客逦！逦排队队列逡逑Ｉ逦随机服务系统逦丨逡逑＊逦Ｉ逡逑图２－２时分机制的Ｍ／Ｇ／１排队系统逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｍ／Ｇ／ｌ邋Ｑｕｅｕｉｎｇ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋Ｍｏｄｅｌ邋Ａｄｏｐｔｉｎｇ邋Ｔｉｍｅ－Ｓｈａｒｉｎｇ邋Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ逡逑图２－２所示的排队系统是采取时分机制的Ｍ／Ｇ／ｌ排队系统。每个顾客在队列逡逑中排队接受时间非常短的服务后，如果服务结束即可离开系统，，如果仍未完成，则逡逑需要重新到队尾排队，该系统具有很多优秀的特性，如公平性，即时性。该时分机逡逑制的排队系统与普通的Ｍ／Ｇ／１排队系统的详细对比分析将会在第三章展开。逡逑２．２博弈论逡逑博弈论又被称为对策论，是解决各类带有冲突因素的数学学科，是处于冲突环逡逑境下的决策理论０１。博弈论作为社会科学，尤其是经济学的一门重要前沿学科，被逡逑广泛应用于人类文明生产生活的各个领域，在现代经济学中具有关键的地位与作逡逑用。具体来说，博弈论是研究在特定条件制约下多个个体或团队在对局中利用相关逡逑方的策略，而实施对应策略的学科。逡逑现代博弈论起源于二人零和博弈中混合策略均衡的存在与证明
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5;TP391.44
本文编号：2701490
【图文】：
网络系统等领域［１６］。逡逑排队系统又被称为服务系统，是用来模拟生活中的需要排队的服务场景。排队逡逑系统一般由服务机构和服务对象（顾客）组成，经典的排队系统模型如图２－１所示：逡逑ａＨ｛６邋６逡逑顾客逦丨逦排队队列逦服务机构丨逡逑１＿逦媻岭翌逦［逦■逡逑图２－１排队系统模型逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｑｕｅｕｉｎｇ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋Ｍｏｄｅｌ逡逑图２－１中的顾客到达就是系统的输入，顾客离开就是系统的输出，而队列存储逡逑着排队中的顾客，服务机构为顾客提供服务，服务规则规定了服务机构服务顾客的逡逑方法机制。排队系统的输入过程是随机的，到达时间间隔一般服从指数分布或爱尔逡逑朗分布；每个顾客的服务时间也是随机的，服务时间一般服从指数分布；服务规则逡逑一般有先到先服务机制，后到先服务机制，优先权服务机制等等。下面将详细介绍逡逑最经典的排队系统——Ｍ／Ｍ／１排队系统。逡逑Ｍ／Ｍ／１排队系统被用于模拟生产生活中的诸多系统，该系统必须具有如下条逡逑６逡逑
本文不仅拓展化服务时间的概率分布，对排队系统的服务规则也进行多角逡逑度对比。上文所阐述的排队模型均采用先到先服务机制，而在计算机系统中，时分逡逑机制也被广泛应用，采用时分机制的排队模型如图２－２所示：逡逑看逦Ｉ逡逑！逦重新插入队尼逦邋！逡逑丽副里逡逑顿客逦！逦排队队列逡逑Ｉ逦随机服务系统逦丨逡逑＊逦Ｉ逡逑图２－２时分机制的Ｍ／Ｇ／１排队系统逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｍ／Ｇ／ｌ邋Ｑｕｅｕｉｎｇ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋Ｍｏｄｅｌ邋Ａｄｏｐｔｉｎｇ邋Ｔｉｍｅ－Ｓｈａｒｉｎｇ邋Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ逡逑图２－２所示的排队系统是采取时分机制的Ｍ／Ｇ／ｌ排队系统。每个顾客在队列逡逑中排队接受时间非常短的服务后，如果服务结束即可离开系统，，如果仍未完成，则逡逑需要重新到队尾排队，该系统具有很多优秀的特性，如公平性，即时性。该时分机逡逑制的排队系统与普通的Ｍ／Ｇ／１排队系统的详细对比分析将会在第三章展开。逡逑２．２博弈论逡逑博弈论又被称为对策论，是解决各类带有冲突因素的数学学科，是处于冲突环逡逑境下的决策理论０１。博弈论作为社会科学，尤其是经济学的一门重要前沿学科，被逡逑广泛应用于人类文明生产生活的各个领域，在现代经济学中具有关键的地位与作逡逑用。具体来说，博弈论是研究在特定条件制约下多个个体或团队在对局中利用相关逡逑方的策略，而实施对应策略的学科。逡逑现代博弈论起源于二人零和博弈中混合策略均衡的存在与证明
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5;TP391.44
【参考文献】
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1 魏芮;基于无线传感网的信誉模型研究[D];北京交通大学;2015年
本文编号：2701490
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