[發明專利]一種多輪次任務分配方法、邊緣計算系統及其存儲介質

有效

• 申請號: 201910207642.1
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN109947551B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 鄧曉衡;劉恩陸;關培源;李博
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種多輪次任務分配方法、邊緣計算系統及其存儲介質，包括任務發送，并將單個任務分解為多個子任務；在多輪次分配的基礎上，考慮系統開銷和任務完成時間，提供聯合優化模型進行多階段優化，得到每階段各終端每輪次實際的分配任務大小；將所述分配任務逐輪次分配至各個終端節點，反復進行多個階段直到任務全部完成，本發明提供了一種適用于高動態的移動終端合作環境的視頻分析任務的調度策略，能夠有效的學習和獲取終端節點計算能力變化規律，同時也使得任務完成時間和系統開銷最小，用于解決傳統模型中任務完成時間長和開銷大的問題。

技術領域

本發明屬于任務分配方法領域，具體地說是一種多輪次任務分配方法、邊緣計算系統及其存儲介質。

背景技術

近些年來，隨著云計算成為工業界和學術界的研究熱點，其中網絡傳輸時延高和需處理的數據量過大等弊端也引起了人們的關注。在云服務和物聯網的推動下,我們設想邊緣網絡正在從數據消費者變成數據生產者以及數據消費者。大量的數據無需傳送至云端處理，而是分發給靠近網絡邊緣的終端來完成任務。這樣不僅可以降低時延，很好地適用于當下熱門的虛擬現實，圖像識別等實時場景，而且有效地緩解大數據處理帶來的壓力。

以視頻分析任務為例，現在手機攝像和網絡攝像廣泛應用于人們的生活中，當我們需要尋找丟失的小孩和老人或者追蹤嫌疑人時，云計算便不再適合。由于視頻文件較大以及出于個人隱私保護，我們可以將捕捉到目標人物的視頻文件傳輸給附近的多個終端用戶，盡早發現目標人物，從而也避免了傳送到云端所需的較長傳輸時間及隱私的泄露。

如何將任務分配給附近的可用終端進行高效處理便成為邊緣計算研究中的一個關鍵問題，目前邊緣計算任務分配研究點主要針對于任務卸載，研究人員從不同的指標角度提出了相應的卸載策略進行任務分配。

發明內容

針對相關技術中的上述技術問題，本發明提出了一種多輪次任務分配方法、邊緣計算系統及其存儲介質，適用于高動態的移動終端合作環境的視頻分析任務的調度策略，用于解決傳統模型中任務完成時間長和開銷大的問題。

本發明中我們主要考慮移動設備的以下主要三點特性，包括：

高移動性，移動設備在某個特定的物理區域(如咖啡廳)的停留時間是不確定，也不乏有規律可循。

高實時性，時間就是金錢，尤其是對于緊急任務(如尋找丟失的孩子)。

設備的異構性，在任務開始之前，每個設備的能力和可信度是未知的，并且在任務執行過程中計算能力和狀態也會產生動態變化。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種多輪次任務分配方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：任務發送，并將單個任務分解為多個子任務；

S2：在多輪次分配的基礎上，考慮系統開銷和任務完成時間，提供聯合優化模型，得到各終端每輪次實際的分配任務大小；

S3：將所述分配任務逐輪次分配至各個終端節點。

優選地，步驟S2具體包括：

S2.1獲取可用終端節點信息，形成一個合作組；

S2.2計算合作組內所有的終端節點為最佳計算能力時，完成任務量Δ₁＝N_v所需要的時間T₁，即可能的最短時間；

S2.3根據歷史計算能力和開銷信息，利用ARIMA時間序列模型預測接下來T₁時間內所述可用終端的計算能力和計算開銷變化；

S2.4將預測的計算能力和計算開銷代入至目標函數中，利用CPLEX軟件求解在T₁時間內為使目標函數最小所得到的分配方案；