[发明专利]面向类型化资源的价值导向的存储与计算一体化优化系统

摘要

本发明是一种面向类型化资源的价值导向的存储与处理一体化优化方法，将物联网采集到的资源实例从概念层面上划分为数据、信息和知识三种类型，为解决物联网络有限带宽与海量资源传输需求的矛盾，通过比较直接处理资源和转换资源类型后再进行处理的代价确定资源的处理方案，属于分布式计算和软件工程学技术交叉领域。本发明将资源的收集、传输、存储、处理、转换、创建、显示、保护和使用作为相关资源的相应活动进行建模，实现在有限网络带宽资源下的动态资源分配，提高资源的使用效率并且保持均衡的资源负载,优化资源处理和存储所需的计算代价和空间代价，使系统保持一种比较稳定的状态。

主权项

1.一种面向类型化资源的价值导向的存储与处理一体化优化方法，其特征在于对物联网汇集的资源的处理优化过程，用户在提出资源服务请求后，通过对资源的处理和优化，在用户可接受的响应时间和访存带宽限制下满足用户的资源需求，并优化资源处理和存储所需的计算代价和空间代价；将物联网采集到的资源的类型从概念层面上划分为数据Data_DIK、信息Information_DIK和知识Knowledge_DIK三种，为解决物联网有限带宽与海量资源传输需求的矛盾，通过比较直接处理资源和转换资源类型后再进行处理两种方案的代价确定资源的处理方案，将资源的收集、传输、存储、处理、转换、创建、显示、保护和使用作为相关资源的相应活动进行建模，从而实现在有限的网络带宽资源下的动态资源分配，提高网络资源利用率和采集到的资源的处理效率；将传感器分为数据传感器、信息传感器和知识传感器，分别采集数据、信息和知识这三种类型的资源，并将采集到的资源集合定义为RES:={RES_D, RES_I, RES_K }，每种资源的规模为Amt={Amt_D, Amt_I, Amt_K }，具体实现步骤为：步骤1）获取物联网中传感器组采集到的数据、信息和知识类型的资源实例集合RES；步骤2）资源处理代价（Cost_pro）与资源规模和用户请求的资源量有关，资源存储代价与资源规模有关，根据公式1和公式2计算直接处理和存储资源集合RES的代价： (1) (2)其中CostPR取值包括{CostPR_D, CostPR_I, CostPR_K}，分别表示处理单位数据资源、信息资源和知识资源的原子代价，μ表示用户请求的资源量占原始资源规模的比重，STCost表示存储单位资源的原子代价，取值包括{STCost_D, STCost_I, STCost_K}，其中，STCost_D表示存储单位数据的原子代价，STCost_I表示存储单位信息的原子代价，STCost_K表示存储单位知识的原子代价；步骤3）资源类型（Type_DIK）：定义资源包含三种类型，分别是数据、信息、知识，可表示为Type_DIK：=<Data_DIK，Information_DIK，Knowledge_DIK>；对RES中每个元素依次取Type_DIK中的值，计算资源类型转换代价CostMT： (3)其中表示进行类型转换的资源的规模占原始资源规模的比重，TCost表示单位资源类型转换的原子代价，取值包括{TCost_D‑D, TCost_D‑I, TCost_D‑K, TCost_I‑D, TCost_I‑I, TCost_I‑K, TCost_K‑D, TCost_K‑I, TCost_K‑K}；步骤4）对每种情形，根据公式4计算资源类型转换后的资源规模Amt’，更新资源规模集合，然后计算类型转换后的处理代价和存储代价： (4)其中∆ Amt 表示单位资源类型转换后规模的增量，取值包括∆Amt_D‑D，∆Amt_D‑I，∆Amt_D‑K，∆Amt_I‑D，∆Amt_I‑I，∆Amt_I‑K，∆Amt_K‑D，∆Amt_K‑I，∆Amt_K‑K；步骤5）定义对网络资源利用的限制模型的目标函数包含带宽使用均衡度UE_BW和节点资源转发的等待时间WTime两个参数，其中带宽使用均衡度为带宽空闲率IRate_BW的方差，带宽空闲率和带宽使用均衡度的计算方式如公式5和6： (5) (6)其中BW_ij表示从节点i到节点j的链路的带宽，F_ij表示链路上的流量，l表示平均分组长度；步骤6）在一个节点上资源转发的等待时间包括转发等待率WRate和等待均衡度WEqu，等待均衡度为资源转发等待率的方差，转发等待率和等待均衡度可根据就公式7和8计算： (7) (8)其中N_i表示第i个节点需转发的资源的平均分组个数，H_i表示节点i的缓冲区长度；定义网络资源的优化目标函数为： (9)其中α和β分别表示带宽使用均衡度和等待均衡度的权重系数，可通过数据训练得出，F的值越小，表示网络流量分布越均衡；步骤7）选出直接处理和存储资源和转换资源类型后再进行处理和存储两种方式中满足带宽、传输缓存网络资源限制的处理和存储方案；步骤8）根据公式10计算并比较直接传输资源和转换资源类型后再进行处理的不同方案下的所需投入Inves： (10)其中表示单位资源传输代价所需单位投入，表示资源存储代价所需单位投入，表示资源元素类型转换所需单位投入，其中Cost_tran表示资源传输代价；步骤9）根据公式11计算不同处理优化方案的效益比Inve_Cos： (11)步骤10）获取用户可接受的预投入范围和预期效益比Inve_Cos₀，定义用户的可接受预投入为UInve{UInve_down,UInve_up}；步骤11）在所需用户投入满足UInve_downInvesUInve_up的方案中选择效益比较大的方案，并按照该方案对资源进行存储和处理。