CN113099387B - 一种真实边缘环境下服务质量数据集的构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真实边缘环境下服务质量数据集的构建方法，包括确定数据集内容，配置移动边缘环境，使用Android移动端收集WIFI强度、GPS信息和当前时间；使用Tomcat服务端日志系统收集传输字节数、响应时间、边缘服务器IP、当前时间和用户IP；Android移动端将采集到的数据发送到服务器端网络收发缓存区并暂存；建立主表以存储Tomcat日志数据，建立从表以存储Android移动端数据；以用户IP和当前时间为连接将两个数据集进行融合；将数据库中的数据以.csv文件的形式导出并整理。本发明通过边缘环境的选择以及对用户信息的动态采集，在服务端以及移动端的配置，保证了真实、实时数据的生成，构造的移动边缘环境下的数据集收集方法可供研究者们在任意场景下自行构造所需数据集。

Description

一种真实边缘环境下服务质量数据集的构建方法
技术领域
本发明涉及QoS数据集构建技术领域，具体涉及一种真实边缘环境下服务质量数据集的构建方法。
背景技术
近年来随着Web服务的发展，其非功能属性QoS(Quality of Service，服务质量)受到了越来越多的关注，非功能属性QoS的保证对于容量有限的网络来说是十分重要的。边缘服务器处于网络的边缘，距离用户或信息源非常邻近，因此可以大大减小时延并且提高网络稳定性。在移动边缘环境下为用户提供服务被更多学者所关注，移动边缘环境下服务质量数据集也因此在研究的过程中被需要。
在QoS数据集构造方面，Guelph大学的Eyhab Al-Masri从搜索引擎和服务门户网站中收集Web服务,并对这些服务的十几种QoS属性进行了度量，构造了一种QWS 数据集。中国香港中文大学的Michael R.Lyu等人构造了一种面向云的QoS数据集。河海大学的HuiYingJin等人在《移动边缘环境下基于隐私保护的Web服务QoS预测方法》一文中提出了一种通过融合来构造边缘环境下的QoS仿真数据集的方法。但是以上现有的 QoS数据集构造方法大多是静态的、面向云的，现有技术中缺少移动边缘环境下数据集的构造方法，需要对移动边缘环境下的服务质量进行研究时，因缺少这种环境下的真实数据集，每次都要仿真，仿真数据不够真实，且不方便。
发明内容
本发明目的是克服现有技术缺少移动边缘环境下数据集的构造方法，为研究者们提升边缘环境下的服务质量提供依据，而提供一种真实边缘环境下服务质量数据集的构建方法。
本发明采用如下技术方案：
一种真实边缘环境下服务质量数据集的构建方法，包括如下步骤：
步骤(1)确定数据集包含内容为：当前时间、边缘服务器IP、用户位置、WIFI强度、传输字节数、响应时间和用户IP；
步骤(2)配置移动边缘环境为：收集边缘环境下用户移动过程中的服务质量数据集；
步骤(3)使用Android移动端收集WIFI强度、GPS信息和当前时间；
步骤(4)使用Tomcat服务端日志系统收集传输字节数、响应时间、边缘服务器IP、当前时间和用户IP；
步骤(5)Android移动端将步骤(3)中采集到的数据发送到服务器端网络收发缓存区并暂存；
步骤(6)在数据库中建立主表以存储Tomcat日志数据，建立从表以存储Android移动端数据；
步骤(7)在数据库中，以用户IP和当前时间为连接将两个数据集进行融合；
步骤(8)将数据库中的数据以.csv文件的形式导出并进行整理。
具体地，所述步骤(1)中边缘服务器IP用于区分用户在移动过程中所调用的不同边缘服务器；用户IP用来区分不同用户的调用情况；经纬度所描述的用户位置用来记录用户轨迹，体现动态调用过程；WIFI强度、传输字节数、响应时间这三个指标用来量化边缘服务器的服务质量；当前时间用于后续数据库中的数据合并。
具体地，所述步骤(3)具体包括：
步骤(31)获取WIFI信号强度功能配置：使用WifiManager类的getConnectionInfo方法获取当前连接WIFI的信息，并保存在WifiInfo对象中；接着调用WifiInfo的getRssi() 方法即可得到WIFI信号的强度值；
步骤(32)配置完成后，打开移动端Android应用程序，在WIFI列表中选取一定范围内想要调用的边缘服务器，即可自动获取WIFI强度并保存；
步骤(33)获取GPS数据功能配置：使用百度地图定位SDK获取经纬度，获取开发密钥后，在主线程中声明LocationClient类对象；利用LocationClientOption类配置定位SDK参数，实现BDAbstractLocationListener接口，发起定位，从BDAbstract -LocationListener监听接口中获取定位结果；
步骤(34)配置完成后，将Android移动端应用程序保持打开状态，此时发起定位，便能够从监听接口中获取定位结果并将其保存；
步骤(35)对当前时间进行处理：Android移动端生成的当前时间为UTC秒数，即通用协调时间，加上1970年01月01日0点0分0秒这个初始时间来完成UTC秒数到本地时间的转换。
具体地，所述步骤(4)包括：
步骤(41)对边缘服务器端进行配置，在Tomcat/conf/server.xml中的Host标签下添加Value标签，设置driverName和connectionURL以便Tomcat启动时链接数据库，设置采集参数pattern；
步骤(42)服务器端配置完成之后，用户在Android移动端调用边缘服务器上所部署的不同应用，其中，当前时间T、传输字节数Ni、用户IP、边缘服务器IP和响应时间 Ti会在以上所述的Tomcat日志中自动生成。
具体地，所述步骤(5)包括：将步骤3中采集的WIFI信号强度，GPS数据采用 XML格式通过HttpURLConnection建立Http链接以字节流的形式发送至服务器端的网络收发缓存区并暂时保存。
具体地，所述步骤(6)包括：
步骤(61)服务器端在其网络收发缓存区接收到Android移动端的数据后，采用Servlet处理，并将数据保存到服务器端的MYSQL的名为“client_info”的从表中。
步骤(62)在MYSQL中建立主表，命名为“server_info”，设置用户IP、边缘服务器IP、传输字节数、当前时间和反应时间字段，用来存储Tomcat日志数据。
具体地，所述步骤(7)包括：在MYSQL中合并查询server_info表和client_info表，以用户IP和当前时间为连接将两个数据集进行融合。
具体地，所述步骤(8)包括：
步骤(81)以“当前时间、边缘服务器IP、用户位置、WIFI强度、传输字节数、响应时间、用户IP”的顺序整理出大小为4000×7的数据集；
步骤(82)对用户IP进行处理：由于用户数量较多、原有的自动生成的IP部分数字相近，不易做区分，于是为用户进行编号为：ID1、ID2、ID3…..IDN。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过边缘环境的选择以及对用户信息的动态采集，在服务端以及移动端的配置，保证了真实、实时数据的生成，构造的移动边缘环境下的数据集收集方法可供研究者们在任意场景下自行构造所需数据集。
附图说明
图1为本发明所述方法框架图；
图2为本发明所述方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
在本发明中，运用Android客户端和TOMCAT服务端收集服务质量分析所需数据，并发送至MYSQL进行合并最终生成完整数据集。
如图1、2，该方法主要包括以下八个步骤：
步骤1:确定数据集包含内容为：当前时间、边缘服务器IP、用户位置、WIFI强度、传输字节数、响应时间和用户IP；
步骤2:配置移动边缘环境；
步骤3:使用Android移动端收集WIFI强度、GPS信息和当前时间；
步骤4:使用Tomcat服务端日志系统收集传输字节数、响应时间、边缘服务器IP、当前时间和用户IP；
步骤5:Android移动端将步骤3中采集到的数据发送到服务器端网络收发缓存区并暂存；
步骤6:在数据库中建立主表以存储Tomcat日志数据，建立从表以存储Android移动端数据；
步骤7:在数据库中，以用户IP和当前时间为连接将两个数据集进行融合；
步骤8：将数据库中的数据以.csv文件的形式导出并进行整理。
如图2所示，本发明步骤1中确定数据集包含内容为：当前时间、边缘服务器IP、用户位置、WIFI强度、传输字节数、响应时间和用户IP；其中，边缘服务器IP用于区分用户在移动过程中所调用的不同边缘服务器；用户IP用来区分不同用户的调用情况；经纬度所描述的用户位置用来记录用户轨迹，体现动态调用过程；WIFI强度、传输字节数、响应时间这三个指标用来量化边缘服务器的服务质量；当前时间用于后续数据库中的数据合并。
本发明步骤2中配置移动边缘环境的具体步骤如下：
步骤21:同时考虑到服务边缘性和用户移动性两大特点，配置环境为收集边缘环境下用户移动过程中的服务质量数据集。
本发明步骤3中使用Android移动端收集WIFI强度、GPS信息和当前时间的具体步骤如下：
由于数据集中影响非功能属性的传输字节数Ni和响应时间Ti很大程度上只与边缘服务器的WIFI强度有关。所以本方法中，仅考虑WIFI强度对边缘服务器切换的影响，而不考虑其他原因造成的边缘服务器的宕机。
步骤31:获取WIFI信号强度功能配置：使用WifiManager类的getConnectionInfo方法获取当前连接WIFI的信息，并保存在WifiInfo对象中；接着调用WifiInfo的getRssi() 方法即可得到WIFI信号的强度值；
步骤32:配置完成后，打开移动端Android应用程序，在WIFI列表中选取一定范围内想要调用的边缘服务器，即可自动获取WIFI强度并保存；
步骤33:获取GPS数据功能配置：使用百度地图定位SDK获取经纬度，获取开发密钥后，在主线程中声明LocationClient类对象；利用LocationClientOption类配置定位 SDK参数，实现BDAbstractLocationListener接口，发起定位，从BDAbstract -LocationListener监听接口中获取定位结果。
步骤34:配置完成后，将Android移动端应用程序保持打开状态，此时发起定位，便能够从监听接口中获取定位结果并将其保存。
步骤35：对当前时间进行处理：Android移动端生成的当前时间为UTC秒数，即通用协调时间。因此我们需要加上1970年01月01日0点0分0秒这个初始时间来完成UTC秒数到本地时间的转换。
此时我们可以获取到的数据如下表1所示(时间间隔为1s)：
表1
T Loc S<sub>WIFI</sub>
2021-3-10 18:01:49 (31.921885,118.790453) -68
2021-3-10 18:01:50 (31.921885,118.790453) -65
2021-3-10 18:01:51 (31.921878,118.790299) -70
2021-3-10 18:01:52 (31.921869,118.790296) -69
2021-3-10 18:01:53 (31.921859,118.790296) -36
表1中T表示当前时间，Loc表示用户位置，SWIFI表示WIFI强度。
本发明步骤4中使用Tomcat服务端日志系统收集传输字节数、响应时间、边缘服务器IP、当前时间和用户IP，具体包括：
步骤41:对边缘服务器端进行配置，在Tomcat/conf/server.xml中的Host标签下添加Value标签，设置driverName和connectionURL以便Tomcat启动时链接数据库，设置采集参数pattern。
步骤42:边缘服务器端配置完成之后，这里我们采用网页服务的调用。用户在移动端的浏览器中打开网页，便可调用边缘服务器上所部署的不同服务。用户IP、传输字节数、响应时间会在以上所述的TOMCAT日志中自动生成并传入数据库MYSQL中；
TOMCAT日志中所产生的数据如下表2所示：
表2
T IP<sub>m</sub> IP<sub>u</sub> N<sub>i</sub> T<sub>i</sub>
2021-3-10 18:01:49 10.199.15.47 10.199.38.245 11415 458
2021-3-10 18:01:50 10.199.15.47 10.199.38.245 5103 41
2021-3-10 18:01:51 10.199.15.47 10.199.38.245 5931 44
2021-3-10 18:01:52 10.199.15.47 10.79.246.730 1401 61
2021-3-10 18:01:53 10.199.15.47 10.199.38.245 27530 28
表2中，T表示当前时间，IPm表示边缘服务器IP，IPu表示用户IP，Ti表示响应时间，Ni表示传输字节数。
本发明步骤5中Android移动端将步骤3中采集到的数据发送到服务器端的网络收发缓存区中并暂时储存；具体为：
步骤51:将步骤3中采集的WIFI信号强度，GPS数据采用XML格式通过HttpURLConnection建立Http链接以字节流的形式发送至服务器端的网络收发缓存区并暂时保存。
本发明步骤6中在数据库中建立主表以存储Tomcat日志数据，建立从表以存储Android移动端数据，具体为：
步骤61:服务器端在其网络收发缓存区接收到Android移动端的数据后，采用Servlet 处理，并将数据保存到服务器端的MYSQL的名为“client_info”的从表中。
步骤62:在MYSQL中建立主表，命名为“server_info”，设置用户IP、边缘服务器IP、传输字节数、当前时间和反应时间字段，用来存储Tomcat日志数据；
本发明步骤7在数据库中，以用户IP和当前时间为连接将两个数据集进行融合，具体为；
步骤71:在MYSQL中合并查询server_info表和client_info表，以用户IP和当前时间为连接将两个数据集进行融合，如表3所示。
表3
T IP<sub>m</sub> IP<sub>u</sub> Loc S<sub>WIFI</sub> N<sub>i</sub> T<sub>i</sub>
2021-3-10 18:01:49 10.199.15.47 10.199.38.245 (31.921885,118.790453) -68 11415 458
2021-3-10 18:01:50 10.199.15.47 10.199.38.245 (31.921885,118.790453) -65 5103 41
2021-3-10 18:01:51 10.199.15.47 10.199.38.245 (31.921878,118.790299) -70 5931 44
2021-3-10 18:01:52 10.199.15.47 10.79.246.730 (31.921869,118.790296) -69 1401 61
2021-3-10 18:01:53 10.199.15.47 10.199.38.245 (31.921859,118.790296) -36 27530 28
本发明步骤8中将数据库中的数据以.csv文件的形式导出并进行整理，具体为：
步骤81:以“当前时间、边缘服务器IP、用户位置、WIFI强度、传输字节数、响应时间、用户IP”的顺序整理出大小为4000×7的数据集。
步骤82:对用户IP进行处理：由于用户数量较多、原有的自动生成的IP部分数字相近，不易做区分，于是为不同的用户进行按序编号为：ID1、ID2、ID3等；
最终数据集形式如下表4所示：
表4
T IP<sub>m</sub> IP<sub>u</sub> Loc S<sub>WIFI</sub> N<sub>i</sub> T<sub>i</sub>
2021-3-10 18:01:49 10.199.15.47 ID1 (31.921885,118.790453) -68 11415 458
2021-3-10 18:01:50 10.199.15.47 ID1 (31.921885,118.790453) -65 5103 41
2021-3-10 18:01:51 10.199.15.47 ID1 (31.921878,118.790299) -70 5931 44
2021-3-10 18:01:52 10.199.15.47 ID2 (31.921869,118.790296) -69 1401 61
2021-3-10 18:01:53 10.199.15.47 ID1 (31.921859,118.790296) -36 27530 28

Claims (7)

1.一种真实边缘环境下服务质量数据集的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)确定数据集包含内容为：当前时间、边缘服务器IP、用户位置、WIFI强度、传输字节数、响应时间和用户IP；
步骤(2)配置移动边缘环境为：收集边缘环境下用户移动过程中的服务质量数据集；
步骤(3)使用Android移动端收集WIFI强度、GPS信息和当前时间；具体包括：
步骤(31)获取WIFI信号强度功能配置：使用WifiManager类的getConnectionInfo方法获取当前连接WIFI的信息，并保存在WifiInfo对象中；接着调用WifiInfo的getRssi()方法即可得到WIFI信号的强度值；
步骤(32)配置完成后，打开移动端Android应用程序，在WIFI列表中选取一定范围内想要调用的边缘服务器，即可自动获取WIFI强度并保存；
步骤(33)获取GPS数据功能配置：使用百度地图定位SDK获取经纬度，获取开发密钥后，在主线程中声明LocationClient类对象；利用LocationClientOption类配置定位SDK参数，实现BDAbstractLocationListener接口，发起定位，从BDAbstract-LocationListener监听接口中获取定位结果；
步骤(34)配置完成后，将Android移动端应用程序保持打开状态，此时发起定位，便能够从监听接口中获取定位结果并将其保存；
步骤(35)对当前时间进行处理：Android移动端生成的当前时间为UTC秒数，即通用协调时间，加上1970年01月01日0点0分0秒这个初始时间来完成UTC秒数到本地时间的转换；
步骤(4)使用Tomcat服务端日志系统收集传输字节数、响应时间、边缘服务器IP、当前时间和用户IP；
步骤(5)Android移动端将步骤(3)中采集到的数据发送到服务器端网络收发缓存区并暂存；
步骤(6)在数据库中建立主表以存储Tomcat日志数据，建立从表以存储Android移动端数据；
步骤(7)在数据库中，以用户IP和当前时间为连接将两个数据集进行融合；
步骤(8)将数据库中的数据以.csv文件的形式导出并进行整理。
2.根据权利要求1所述的一种真实边缘环境下服务质量数据集的构建方法，其特征在于，所述步骤(1)中边缘服务器IP用于区分用户在移动过程中所调用的不同边缘服务器；用户IP用来区分不同用户的调用情况；经纬度所描述的用户位置用来记录用户轨迹，体现动态调用过程；WIFI强度、传输字节数、响应时间这三个指标用来量化边缘服务器的服务质量；当前时间用于后续数据库中的数据合并。
3.根据权利要求1所述的一种真实边缘环境下服务质量数据集的构建方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：
步骤(41)对边缘服务器端进行配置，在Tomcat/conf/server.xml中的Host标签下添加Value标签，设置driverName和connectionURL以便Tomcat启动时链接数据库，设置采集参数pattern；
步骤(42)服务器端配置完成之后，用户在Android移动端调用边缘服务器上所部署的不同应用，其中，当前时间T、传输字节数Ni、用户IP、边缘服务器IP和响应时间Ti会在以上所述的Tomcat日志中自动生成。
4.根据权利要求3所述的一种真实边缘环境下服务质量数据集的构建方法，其特征在于，所述步骤(5)包括：将步骤3中采集的WIFI信号强度，GPS数据采用XML格式通过HttpURLConnection建立Http链接以字节流的形式发送至服务器端的网络收发缓存区并暂时保存。
5.根据权利要求4所述的一种真实边缘环境下服务质量数据集的构建方法，其特征在于，所述步骤(6)包括：
步骤(61)服务器端在其网络收发缓存区接收到Android移动端的数据后，采用Servlet处理，并将数据保存到服务器端的MYSQL的名为“client_info”的从表中；
步骤(62)在MYSQL中建立主表，命名为“server_info”，设置用户IP、边缘服务器IP、传输字节数、当前时间和反应时间字段，用来存储Tomcat日志数据。
6.根据权利要求5所述的一种真实边缘环境下服务质量数据集的构建方法，其特征在于，所述步骤(7)包括：在MYSQL中合并查询server_info表和client_info表，以用户IP和当前时间为连接将两个数据集进行融合。
7.根据权利要求6所述的一种真实边缘环境下服务质量数据集的构建方法，其特征在于，所述步骤(8)包括：
步骤(81)以“当前时间、边缘服务器IP、用户位置、WIFI强度、传输字节数、响应时间、用户IP”的顺序整理出大小为4000×7的数据集；
步骤(82)对用户IP进行处理：由于用户数量较多、原有的自动生成的IP部分数字相近，不易做区分，于是为用户进行编号为：ID1、ID2、ID3…..IDN。
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