(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210444735.8 (22)申请日 2022.04.26 (71)申请人 浙大城市学院 地址 310015 浙江省杭州市拱 墅区湖州街 51号 (72)发明人 陈垣毅　郑增威　陈丹　 (74)专利代理 机构 杭州九洲专利事务所有限公 司 33101 专利代理师 张羽振 (51)Int.Cl. G06F 16/951(2019.01) G06F 16/9532(2019.01) G06F 9/50(2006.01) H04L 67/12(2022.01) (54)发明名称 一种用于物联网流数据的发布订阅查询方 法 (57)摘要 本发明涉及一种用于物联网流数据的发布 订阅查询方法， 包括： 发布订阅系统初始化； 用户 订阅信息更新维护； 发布数据信息实时匹配； 线 性时间估算负载变化； 负载均衡调整： 当部分服 务器负载分配差异超 过预设阈值时， 进行全局负 载重分配。 本发明的有益效果是： 本发明可以通 过线性时间进行负载计算后进行辅助均衡分配， 大幅提高查询系统吞吐率， 进而可以满足实际应 用中的需要。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 114817680 A 2022.07.29 CN 114817680 A 1.一种用于物联网流数据的发布订阅查询方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 发布订阅系统初始化： 对查询物联网部署设备的地理空间进行划分， 构建划分空间 的空间四叉树索引结构， 为不同的服务器初始化分配空间区域， 对每一个划分后的区域指 定相应的服务器进行发布订阅任务处理， 同时维护工作负载估算信息； 所述工作负载估算 信息包括当前订阅查询数量、 跨区域 查询数量和数据处 理数量； S2、 用户订阅信息更新维护： 通过空间四叉树索引结构进行订阅信息的更新， 同时更新 关键字查询索引， 维护订阅查询信息， 更新工作负载估算信息中的当前订阅查询数量和跨 区域查询数量； S3、 发布数据信息实时匹配： 出现发布数据信 息时， 通过空间四叉树索引结构进行信息 空间归属判断， 并将数据发送给相 应的服务器进行发布信息与订阅查询的匹配工作， 后更 新工作负载估算信息中的数据处 理数量； S4、 线性时间估算负载变化： 估算空间划分区域的负载变化， 更新全局查询信息， 包括 判断有无订阅查询时间截止和进行查询删除操作， 同时计算负载分配差异化阈值； S5、 负载均衡调整： 当部分服务器负载分配差异超过预设阈值时， 进行全局负载重分 配。 2.根据权利要求1所述的用于物联网流数据的发布订阅查询方法， 其特征在于， S1中， 采用矩形划分法将发布信息可能出现的地理空间通过经纬度进行均匀的矩形划分， 同时构 建空间四叉树索引结构； 所述空间四叉树索引结构具有叶子节点， 所述叶子节点表示每一 个被划分后的矩形区域。 3.根据权利要求2所述的用于物联网流数据的发布订阅查询方法， 其特征在于， S1中， 初始化服务器负载分配， 通过随机分配让不同的服务器负责相同数量的空间区域， 并记录 区域分配表和区域维护负载估算信息表； 所述区域分配表包括： 空间区域到服务器编号的 映射； 所述区域维护负载估算信息表包括： 当前时刻区域查询数量、 当前时刻发布数据数 量、 跨区域 查询数量、 历史信息和新增跨区域 查询数量。 4.根据权利要求1所述的用于物联网流数据的发布订阅查询方法， 其特征在于， S2包 括： S201、 订阅查询更新操作判断； S202、 订阅查询操作预处 理； S203、 服务器端的关键词索引树更新； S204、 划分区域的负载估算信息更新。 5.根据权利要求4所述的用于物联网流数据的发布订阅查询方法， 其特征在于， S201 中， 对接收到的订阅查询结构判断其对应的订阅查询更新操作； 所述订阅查询更新操作包 括： 查询增 加、 查询删除、 查询范围更新和非查询范围更新； 所述 订阅查询结构表示 为： Qi＝<K,R,T,V> 其中， K表示查询中的关键词文本信息， 所述关键词文本信息通过且和或进行连接； R表 示查询的范围， 所述查询的范围由左上角经纬度坐标和右下角经纬度坐标组成； T表示查询 持续时间， 当到 达所述查询持续时间后进行查询删除； V 表示查询的约束数值条件。 6.根据权利要求5所述的用于物联网流数据的发布订阅查询方法， 其特征在于， S202包 括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114817680 A 2S2021、 订阅查询增加操作预处理： 对查询的范围进行处理， 将两个经纬度坐标扩充为 四个坐标点， 通过空间四叉树索引判断查询范围涉及到几个划分后的区域空间， 使用 BKDRHash哈希函数计算得到查询的id， 对查询进行切分， 同时将切分后的查询分配给负责 该区域的服 务器， 该服 务器进行查询索引添加， 更新关键词索引树； S2022、 订阅查询删除预处理和非查询范围更新操作预处理： 使用B KDRHash哈希函数计 算得到查询Qi的id， 从记录查询表中， 查找Qi的子查询划分情况， 将查询删除和非查询范围 更新任务发布给相对应的服 务器， 进行 更新； S2023、 订阅查询范围更新操作预处理： 使用BKDRHash哈希函数计算得到订阅查询结构 Qi的id， 从记录 查询表中， 查找订阅查询结构Qi的子查询划分情况， 首先执行查询删除操作， 后执行新的查询增 加操作， 完成查询范围更新操作更新。 7.根据权利要求1所述的用于物联网流数据的发布订阅查询方法， 其特征在于， S3中， 所述发布数据信息表示 为： o＝<text,l oc,time,val> 其中， text表示数据关键词信息， loc表示经纬度信息， time表示信息发布的时间， val 表示对应关键词的数值信息数据。 8.根据权利要求1所述的用于物联网流数据的发布订阅查询方法， 其特征在于， S4中， 所述空间划分区域的负载表示 为： 其中， Li代表第i个空间划分区域的负载大小， 表示当前时刻在该区域中存在的订阅 查询数量， 表示当前时刻出现在该区域中的发布数据数量， 表示当前时刻在该区域 中需要更新的查询数量， a1、 a2和a3分别代表相应的超参数； 空间四叉树索引结构对服 务器k的的负载表示 为： 其中， n表示 为该服务器负责的划分区域空间数量。 9.根据权利要求8所述的用于物联网流数据的发布订阅查询方法， 其特征在于， S4中， 负载分配的不均衡阈值系数表示 为： 其中， m表示有m个服务器， Wj表示每个服务器的负载， μ表示最佳情况下每个服务器的负 载量， cov表示当前分配的不均衡程度； cov越低代表负载越均衡， 当cov超过阈值β 时， 需要 进行负载任务的重新分配。 10.根据权利要求1所述的用于物联网流数据的发布订阅查询方法， 其特征在于， S5 中， 首先让各个服务器初始化订阅查询信息； 然后采用贪心算法， 根据用户各自的负载对其订 阅的数据率总量进行排序； 迭代地将负载最大划分区域分配给当前负载最小的服务器， 直 至将所有空间划分区域都分配给相应的服 务器。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114817680 A 3