融合缓存管理与资源分配的能耗均衡内容服务研究

为了构建高效与长生命周期的内容服务物联网,基于雾节点决策、云服务决策及雾节点与云服务器带宽占比的联合优化考量,本文规划了一个最小化内容服务总能耗的优化问题。同时,提出了融合LRU-2和牛顿动量的公平能耗最小化算法(LRU-2 and Nesterov Momentum based Fair Energy Minimization Algorithm,LNM-FEM)用于解决该优化问题。具体地,基于雾节点的历史平均能耗、剩余能量及距离设计了公平性度量指标,根据该度量与雾层缓存情况获得能耗公平性最优的雾节点决策及云服务决策;在雾层没有命中的情况下,当云层将内容反馈给相应雾节点后,雾节点根据本文提出的缓存策略,将内容缓存至雾节点;基于所获得的最优雾节点决策与云服务决策,通过牛顿动量法,联合优化雾节点和云服务器的带宽占比,达到最小化内容服务总能耗的目的。最后,仿真结果表明所提算法具有收敛速度快、命中率高等特点,且与其他三种基准方案相比,总能耗最低、雾节点能耗均衡性最高、网络寿命分别平均提升了23%、28.7%和34%。

雾辅助物联网中公平节能的计算迁移

为了构建绿色且长生命周期的物联网,本文提出了一种雾辅助的公平节能物联网计算迁移方案.首先,基于雾节点计算能力、带宽资源以及融合雾节点能耗公平性的迁移决策的联合考量,构建了一个最小化所有任务完成总能耗的优化问题.其次,提出了基于动量梯度和坐标协同下降的公平性能耗最小化算法用于解决上述混合整数非线性规划问题.该算法基于雾节点的历史平均能耗、距离、计算能力以及剩余能量值设计了公平性指标以获得对于雾节点能耗公平性最优的迁移决策;通过提出的动量梯度与坐标协同下降法,联合优化雾节点分配给各个任务的计算及带宽资源占比,达到最小化任务处理总能耗.最后,仿真结果表明本文方案能够取得较快的收敛速度,且与随机选择和贪婪任务迁移方案两种基准方案相比,本文方案的总能耗最低,雾节点的能耗公平性最高,且网络寿命分别平均提高了23.6%和31.2%.进一步地,该方案在不同雾节点数量以及不同任务大小的环境下仍然能够保持性能优势,体现了方案鲁棒性高的特点.