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CN111030864B - 一种分散式网络服务单元部署实现方法 - Google Patents

一种分散式网络服务单元部署实现方法 Download PDF

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CN111030864B CN201911289148.0A CN201911289148A CN111030864B CN 111030864 B CN111030864 B CN 111030864B CN 201911289148 A CN201911289148 A CN 201911289148A CN 111030864 B CN111030864 B CN 111030864B
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Abstract

本发明实施例涉及一种分散式网络服务单元部署实现方法，该方法包括：若节点收到需要部署的服务单元为原子服务，则在本节点部署，反之，划分为更小的服务单元集合；获取网络拓扑情况；生成部署服务单元集合的潜在位置集合；计算潜在位置集合中节点的服务相关系数；计算在保证分散质量要求下的分散部署成本和部署决策变量；若分散部署成本大于预期部署成本，服务单元在本节点部署，反之，服务单元集合部署在部署决策变量指定的节点。本发明通过构建分布式的服务单元部署优化算法，能够满足服务覆盖，增加服务弹性，降低服务延迟。

Description

一种分散式网络服务单元部署实现方法
技术领域
本发明涉及分散式网络技术领域，尤其涉及一种分散式网络服务单元部署实现方法。
背景技术
分散式网络(Decentralized Web)是一套全新的网络系统，与当前采用中央控制式的网络系统相对应。由于采用了分散化的思想，该网络中不设置专用的服务器，与传统网络相比，分散式网络中的内容呈现出分布式和去中心化，该特点赋予分散式网络更好的抵御攻击的弹性、更短的延迟和更高的吞吐量。
现有技术中在实现分散式网络中的服务时，主要采用如下方式进行：将服务进行划分为更小的服务单元，将服务单元分发给分散式网络中的不同节点；每个服务单元可选择是否进行加密；服务单元之间采用智能合约进行通信；服务单元之间不使用或使用某种加密数字货币进行交易。
上述实现方式中服务单元需要部署至分散式网络中的不同节点，但分散式网络从原则上要求分布式和去中心化，任意节点不应且不能获取当前网络的全部情况，而现有技术在分散式网络中仍然采用针对传统中央控制式网络的算法进行服务单元的部署，其建立的基础是节点能够获取当前网络的全部情况，该点与分散式网络的原则相背离，导致难以实现服务的覆盖、弹性和延迟等目标。
可见，现有技术中存在服务单元部署优化的去中心化问题。
上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种分散式网络服务单元部署实现方法，解决现有技术中服务单元部署优化的去中心化问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明一实施例提供一种分散式网络服务单元部署实现方法，包括以下步骤：
步骤S110，节点N收到需要部署的服务单元S和部署成本
Figure BDA0002314092250000021
步骤S120，判断服务单元S是否为原子服务，若为原子服务，转至步骤S180，若不为原子服务，转至步骤S130；
步骤S130，服务单元S划分为更小的服务单元集合K；
步骤S140，本节点获取网络拓扑情况，生成集合P，集合P是部署服务单元的潜在位置集合；
步骤S150，计算集合P中节点的服务相关系数Wpq；
步骤S160，计算在保证分散质量要求下的分散部署成本F和部署决策变量
Figure BDA0002314092250000022
步骤S170，判断分散部署成本F是否大于预期部署成本δE，若大于，转至步骤S180，若小于等于，转至步骤S190；
步骤S180，服务单元S在本节点部署，转至步骤S200；
步骤S190，服务单元集合K部署在步骤S160中的部署决策变量
Figure BDA0002314092250000023
指定的节点，转至步骤S200；
步骤S200，结束，退出。
本发明的一个实施例中，所述步骤S150中的服务相关系数Wpq，其计算公式如下：
Figure BDA0002314092250000024
Figure BDA0002314092250000025
其中，p和q为集合P中的任意两个不同节点，即p，q∈集合P，Bpq是节点p和节点q的相关性参数，若节点p和节点q相关，则Bpq＝1，Wpq>0，若节点p和节点q无关，则Bpq＝0，Wpq＝0，D(p,q)是距离函数，α是衰减系数，0<α，d是最大相关距离，Disc(p,d)是以节点p为原点，d为半径的覆盖范围。
本发明的一个实施例中，所述步骤S160中的部署决策变量
Figure BDA0002314092250000031
还包括：
若服务单元k部署在节点p，部署决策变量
Figure BDA0002314092250000032
等于1，反之，部署决策变量
Figure BDA0002314092250000033
等于0。
本发明的一个实施例中，所述步骤S160中的分散部署成本F，其计算公式如下：
Figure BDA0002314092250000034
其中，
Figure BDA0002314092250000035
表示服务单元k部署在节点p的部署成本，sizeof(K)为服务单元集合K中服务单元的数量。
本发明的一个实施例中，所述步骤S170中的预期部署成本δE，其计算公式如下：
Figure BDA0002314092250000036
其中，β为调整因子，0≤β。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明实施例提供的分散式网络服务单元部署实现方法，通过构建分布式的服务单元部署优化算法，解决了服务单元部署优化的去中心化问题，能够满足服务覆盖，增加服务弹性，降低服务延迟。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种分散式网络服务单元部署实现方法的流程图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
图1为本发明一实施例提供的一种分散式网络服务单元部署实现方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
如图1所示，在步骤S110中，节点N收到需要部署的服务单元S和部署成本
Figure BDA0002314092250000041
如图1所示，在步骤S120中，判断服务单元S是否为原子服务，若为原子服务，转至步骤S180，若不为原子服务，转至步骤S130；
如图1所示，在步骤S130中，服务单元S划分为更小的服务单元集合K；
如图1所示，在步骤S140中，本节点获取网络拓扑情况，生成集合P，集合P是部署服务单元的潜在位置集合；
如图1所示，在步骤S150中，计算集合P中节点的服务相关系数Wpq；
如图1所示，在步骤S160中，计算在保证分散质量要求下的分散部署成本F和部署决策变量
Figure BDA0002314092250000042
如图1所示，在步骤S170中，判断分散部署成本F是否大于预期部署成本δE，若大于，转至步骤S180，若小于等于，转至步骤S190；
如图1所示，在步骤S180中，服务单元S在本节点部署，转至步骤S200；
如图1所示，在步骤S190中，服务单元集合K部署在步骤S160中的部署决策变量
Figure BDA0002314092250000043
指定的节点，转至步骤S200；
如图1所示，在步骤S200中，结束，退出。
在图1所示本发明实施例所提供的技术方案中，部署成本
Figure BDA0002314092250000051
分散部署成本F和预期部署成本δE中的成本是由一种或多种因素决定的度量，可根据实际需要选取。
在图1所示本发明实施例所提供的技术方案中，通过构建分布式的服务单元部署优化算法，解决了服务单元部署优化的去中心化问题，能够满足服务覆盖，增加服务弹性，降低服务延迟。
以下对图1所示实施例的各个步骤的具体实现进行详细阐述：
在步骤S110中，节点N收到需要部署的服务单元S和部署成本
Figure BDA0002314092250000052
本发明的一个实施例中，节点N收到需要部署的服务单元S，该服务单元S可以来自本节点的上层应用，也可由其它节点发布，服务单元S的部署成本
Figure BDA0002314092250000053
需要与服务单元S一同提供。
在步骤S120中，判断服务单元S是否为原子服务，若为原子服务，转至步骤S180，若不为原子服务，转至步骤S130。
本发明的一个实施例中，若节点N收到服务单元S为原子服务，即意味着服务单元S因业务需求不可划分，若划分可能会引起业务的不一致性，故服务单元S为原子服务则直接转至步骤S180进行部署，若节点N收到服务单元S不为原子服务，则转至步骤S130，实现服务单元S的划分。
在步骤S130中，服务单元S划分为更小的服务单元集合K。
本发明的一个实施例中，若节点N收到服务单元S不为原子服务，则将服务单元S划分为更小的服务单元集合K，服务单元集合K中的服务单元k(k∈K)是按照一定的规则由服务单元S划分出来的，但服务单元k为原子服务，需要对其进行标注，以避免服务单元k部署至其它节点被再次划分。
在步骤S140中，本节点获取网络拓扑情况，生成集合P，集合P是部署服务单元的潜在位置集合。
本发明的一个实施例中，节点位于分散式网络中，节点会尽最大努力获取当前网络的拓扑(一般情况下该拓扑不会是节点所在网络的完整拓扑)，由该拓扑获取已知网络节点集合P，集合P中的节点是部署服务单元的潜在位置节点。
在步骤S150中，计算集合P中节点的服务相关系数Wpq。
本发明的一个实施例中，该步骤中的服务相关系数Wpq计算公式如下：
Figure BDA0002314092250000061
Figure BDA0002314092250000062
其中，p和q为集合P中的任意两个不同节点，即p，q∈集合P，Bpq是节点p和节点q的相关性参数，若节点p和节点q相关，则Bpq＝1，Wpq>0，若节点p和节点q无关，则Bpq＝0，Wpq＝0，D(p,q)是距离函数，该距离函数可根据实际需要选取，本发明的一个具体实施例中距离函数使用节点p和节点q之间通信需要经过的节点数量加1，设节点p和节点q之间通信需要经过的节点数量为n，即D(p,q)＝n+1，α是衰减系数，0<α，d是最大相关距离，Disc(p,d)是以节点p为原点，d为半径的覆盖范围。
在步骤S160中，计算在保证分散质量要求下的分散部署成本F和部署决策变量
Figure BDA0002314092250000063
本发明的一个实施例中，该步骤中的部署决策变量
Figure BDA0002314092250000064
确定是否将服务单元k在节点p上进行部署，若服务单元k部署在节点p，部署决策变量
Figure BDA0002314092250000065
等于1，反之，部署决策变量
Figure BDA0002314092250000066
等于0；
本发明的一个实施例中，该步骤中的分散部署成本F计算公式如下：
Figure BDA0002314092250000067
其中，
Figure BDA0002314092250000068
表示服务单元k部署在节点p的部署成本，sizeof(K)为服务单元集合K中服务单元的数量，分散部署成本F计算公式运算复杂度较高，考虑到
Figure BDA0002314092250000071
的取值只能为0或1，一般情况下可采用二进制线性规划快速求解。
在步骤S170中，判断分散部署成本F是否大于预期部署成本δE，若大于，转至步骤S180，若小于等于，转至步骤S190。
本发明的一个实施例中，若分散部署成本F大于预期部署成本δE，认为在本次分散式网络服务单元部署中产生了负面影响，不应进行，故应该直接转至步骤S180将服务单元S在本节点部署，反之，则认为本次分散式网络服务单元部署中产生了收益，应当按照步骤S160中部署决策变量
Figure BDA0002314092250000075
转至步骤S190进行部署；
本发明的一个实施例中，该步骤中的预期部署成本δE计算公式如下：
Figure BDA0002314092250000072
其中，β为调整因子，0≤β；
在步骤S180中，服务单元S在本节点部署，转至步骤S200。
本发明的一个实施例中，若分散部署成本F大于预期部署成本δE，均应将服务单元S在本节点部署，其后转至步骤S200结束，退出。
在步骤S190中，服务单元集合K部署在步骤S160中的部署决策变量
Figure BDA0002314092250000073
指定的节点，转至步骤S200。
本发明的一个实施例中，若分散部署成本F小于等于预期部署成本δE，认为本次分散式网络服务单元部署中产生了收益，应当将服务单元集合K部署在步骤S160中的部署决策变量
Figure BDA0002314092250000074
指定的节点，其后转至步骤S200结束，退出。
在步骤S200中，结束，退出。
本发明的一个实施例中，该步骤为本分布式的服务单元部署优化算法的唯一出口。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (1)

1.一种分散式网络服务单元部署实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S110，节点N收到需要部署的服务单元S和部署成本
Figure FDA0003647294320000011
步骤S120，判断服务单元S是否为原子服务，若为原子服务，转至步骤S180，若不为原子服务，转至步骤S130；
步骤S130，服务单元S划分为更小的服务单元集合K；
步骤S140，本节点获取网络拓扑情况，生成集合P，集合P是部署服务单元的潜在位置集合；
步骤S150，计算集合P中节点的服务相关系数Wpq；
步骤S160，计算在保证分散质量要求下的分散部署成本F和部署决策变量
Figure FDA0003647294320000012
步骤S170，判断分散部署成本F是否大于预期部署成本δE，若大于，转至步骤S180，若小于等于，转至步骤S190；
步骤S180，服务单元S在本节点部署，转至步骤S200；
步骤S190，服务单元集合K部署在步骤S160中的部署决策变量
Figure FDA0003647294320000013
指定的节点，转至步骤S200；
步骤S200，结束，退出；
所述步骤S150中的服务相关系数Wpq，还包括：
根据下述公式计算服务相关系数Wpq：
Figure FDA0003647294320000014
Figure FDA0003647294320000015
其中，p和q为集合P中的任意两个不同节点，即p，q∈集合P，Bpq是节点p和节点q的相关性参数，若节点p和节点q相关，则Bpq＝1，Wpq>0，若节点p和节点q无关，则Bpq＝0，Wpq＝0，D(p,q)是距离函数，α是衰减系数，0<α，d是最大相关距离，Disc(p,d)是以节点p为原点，d为半径的覆盖范围；
所述步骤S160中的部署决策变量
Figure FDA0003647294320000021
还包括：
若服务单元k部署在节点p，部署决策变量
Figure FDA0003647294320000022
等于1，反之，部署决策变量
Figure FDA0003647294320000023
等于0；
所述步骤S160中的分散部署成本F，还包括：
根据下述公式计算分散部署成本F：
Figure FDA0003647294320000024
其中，
Figure FDA0003647294320000025
表示服务单元k部署在节点p的部署成本，sizeof(K)为服务单元集合K中服务单元的数量；
所述步骤S170中的预期部署成本δE，还包括：
根据下述公式计算预期部署成本δE：
Figure FDA0003647294320000026
其中，β为调整因子，0≤β。
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