[發(fā)明專利]以用戶為中心的分布式多用戶計算任務(wù)卸載方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810876655.3
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN108924254B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉澤寧;楊旸
• 申請（專利權(quán)）人: 上海科技大學(xué)
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發(fā)明提供了一種以用戶為中心的分布式多用戶計算任務(wù)卸載方法，其特征在于，包括以下步驟：將多個霧計算計算節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一抽象為具有服務(wù)器的接入點(diǎn)，接入點(diǎn)兼具計算和通信能力，當(dāng)任一用戶產(chǎn)生計算任務(wù)時，綜合考慮其他用戶的卸載決定，依據(jù)當(dāng)前時隙下的卸載決定選擇在本地計算或者將計算任務(wù)卸載到其他計算節(jié)點(diǎn)中的一個從而最小化自身開銷。本發(fā)明提出了一類以用戶為中心的分布式多用戶間計算任務(wù)卸載方法。此類方法可以以分布式執(zhí)行的方式，實(shí)現(xiàn)多用戶間穩(wěn)定、高效的計算任務(wù)卸載。本發(fā)明不但可以達(dá)到用戶滿意的結(jié)果，而且可以保證較好的系統(tǒng)整體性能(相比于系統(tǒng)最優(yōu)的策略)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以用戶為中心的分布式多用戶間計算任務(wù)卸載方法，可以以分布式執(zhí)行的方式實(shí)現(xiàn)多用戶間穩(wěn)定、高效的計算任務(wù)卸載，達(dá)到用戶滿意的結(jié)果，且可以保證較好的系統(tǒng)整體性能。

背景技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G通信以及人工智能的快速發(fā)展，在終端設(shè)備呈現(xiàn)爆發(fā)式增長的同時，大量新型應(yīng)用、服務(wù)也涌現(xiàn)出來，比如在線游戲、超高清視頻及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。一方面，這些應(yīng)用以及設(shè)備產(chǎn)生的大量各式各樣的數(shù)據(jù)需要大量資源來處理；另一方面，終端設(shè)備由于物理尺寸及能量開銷的限制，一般都資源有限。為了緩解該矛盾，移動云計算被提出。移動云計算允許終端設(shè)備將計算繁重的計算任務(wù)卸載到資源豐富的云端服務(wù)器。但由于云端服務(wù)器一般距離終端設(shè)備較遠(yuǎn)，加之不穩(wěn)定的無線連接和匱乏的頻譜資源等因素，移動云計算無法滿足很多應(yīng)用所必需的高可靠、低時延的要求。

因此，人們又引入了邊緣計算、霧計算概念、架構(gòu)。霧計算根植于物聯(lián)網(wǎng):一方面物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及需求瓶頸，是霧計算的必要性；另一方面，各種終端設(shè)備的普及及能力的提升，為霧計算的可能性。具體來說，這些終端設(shè)備自身具有或強(qiáng)或弱的存儲、通信、計算以及控制能力。基于此，霧計算得以將原本只有云端具備的這些能力的下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)。霧計算允許終端設(shè)備將大量原本需要卸載到云端的計算任務(wù)卸載到周圍的計算節(jié)點(diǎn)(專用的霧節(jié)點(diǎn)或空閑的終端、接入設(shè)備等)。由于大量的數(shù)據(jù)存儲、計算、通信等工作放在靠近終端用戶的地方完成，因此霧計算可以支持高可靠、低時延、安全性高的服務(wù)。

在霧計算中，如何將計算任務(wù)映射到各色各樣的計算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計算任務(wù)的卸載是研究的關(guān)鍵。雖然目前已有很多相關(guān)的研究工作，以各種度量為優(yōu)化目標(biāo)(時延、能耗或者時延、能耗的綜合考慮)，但是大多數(shù)研究工作存在以下或多或少的不足：1)目前的研究工作集中在多個用戶、單個計算節(jié)點(diǎn)或單個用戶、多個計算節(jié)點(diǎn)這樣簡單的場景，針對多個用戶、多個計算節(jié)點(diǎn)這種更加普遍但復(fù)雜的場景，目前還缺少系統(tǒng)的研究；2)目前的研究工作多從系統(tǒng)的角度出發(fā)，忽略了異構(gòu)用戶間所追求的性能、目標(biāo)的差異。此類方法會導(dǎo)致用戶自身利益受損，從而不遵循系統(tǒng)的分配結(jié)果，最終使得整個方法失效；3)目前的研究工作多為集中式的方法，不適合未來大規(guī)模、分布式的應(yīng)用場景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種方法，該方法不僅適用于霧計算中多個用戶、單個或多個計算節(jié)點(diǎn)間的計算任務(wù)卸載，同樣適用于其他場景下多個用戶、單個或多個計算節(jié)點(diǎn)間的資源分配問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種以用戶為中心的分布式多用戶計算任務(wù)卸載方法，其特征在于，包括以下步驟：

將多個霧計算計算節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一抽象為具有服務(wù)器的接入點(diǎn)，接入點(diǎn)兼具計算和通信能力，當(dāng)任一用戶產(chǎn)生計算任務(wù)時，綜合考慮其他用戶的卸載決定，依據(jù)當(dāng)前時隙下的卸載決定選擇在本地計算或者將計算任務(wù)卸載到其他計算節(jié)點(diǎn)中的一個從而最小化自身開銷。

優(yōu)選地，包括N個用戶及K個計算節(jié)點(diǎn)，K個計算節(jié)點(diǎn)抽象為K個接入點(diǎn)，則更新當(dāng)前時隙下的卸載決定具體包括以下步驟：

步驟1、所有用戶選擇在本地計算，并利用開銷函數(shù)計算本地計算所產(chǎn)生的開銷；

步驟2、每個用戶并行地向通信范圍內(nèi)的接入點(diǎn)發(fā)送導(dǎo)頻信號，告知接入點(diǎn)用以計算卸載開銷的必要信息；