[發(fā)明專利]天基云霧計算架構(gòu)下的資源調(diào)度方法、系統(tǒng)和存儲介質(zhì)

有效

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• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110719335B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙詣;曹素芝;閆蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心
• 主分類號: H04L67/1004
• 分類號: H04L67/1004
• 代理公司: 北京眾達德權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發(fā)明提供一種天基云霧計算架構(gòu)下的資源調(diào)度方法、系統(tǒng)和存儲介質(zhì)。本發(fā)明調(diào)度方法的調(diào)度對象是以容器形式部署的天基服務(wù)。所述調(diào)度方法的作用節(jié)點包括天基邊緣云和霧衛(wèi)星集群中的異構(gòu)資源節(jié)點。本發(fā)明調(diào)度方法的縱向邏輯為先預(yù)選再優(yōu)選，橫向邏輯為先調(diào)度霧資源再調(diào)度云資源。本發(fā)明為所述調(diào)度方法設(shè)計了兩種預(yù)選算法和兩種優(yōu)選算法：異構(gòu)資源預(yù)選算法、網(wǎng)絡(luò)連接預(yù)選算法、計算性能優(yōu)先的優(yōu)選算法、推薦親和規(guī)則的優(yōu)選算法。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對天基云異構(gòu)資源和霧異構(gòu)資源的兩層調(diào)度，這種調(diào)度可以利用歷史調(diào)度數(shù)據(jù)，具有對動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性，滿足天基時延敏感和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種天基云霧計算架構(gòu)下的資源調(diào)度方法、系統(tǒng)和存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

云計算是一種基于虛擬化技術(shù)的計算存儲資源共享模型，是當今網(wǎng)絡(luò)中的一種主流計算架構(gòu)。它通過將用戶端復(fù)雜的計算卸載到云(即數(shù)據(jù)中心)中處理，再將結(jié)果從云端發(fā)送給用戶，解決了用戶終端設(shè)備存儲和計算資源受限的問題。霧計算則是思科在2014年發(fā)布的概念，和由性能強大的資源集中式數(shù)據(jù)中心支撐的云計算不同，霧計算由性能較弱、分散、異構(gòu)的各種計算資源組成。它的位置更接近網(wǎng)絡(luò)邊緣，介于云計算和個人計算之間。霧計算是新一代分布式計算，符合互聯(lián)網(wǎng)的“去中心化”特征，它可以支持和促進不適合云的應(yīng)用程序。霧計算的出現(xiàn)不是為了替代云計算，而是為了補充云計算，目前基于云霧計算架構(gòu)的實際應(yīng)用部署已成為人們進行學(xué)術(shù)研究的重要課題。

在天基計算架構(gòu)研究中，為了解決時延敏感和大數(shù)據(jù)化的空間應(yīng)用與星地帶寬有限之間的矛盾，在軟件定義衛(wèi)星、虛擬化和空間網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的支持下，已有一種天基云霧計算系統(tǒng)被提出。系統(tǒng)中主要包括：用戶終端，用于向天基邊緣云提出服務(wù)請求，并用于向天基邊緣云和/或霧衛(wèi)星集群傳輸需要計算處理的數(shù)據(jù)信息；天基邊緣云，通過一調(diào)度模塊獲取資源條件并根據(jù)資源條件執(zhí)行調(diào)度算法，以進行服務(wù)節(jié)點部署，且當服務(wù)節(jié)點部署在天基邊緣云上時，執(zhí)行對數(shù)據(jù)信息計算處理；霧衛(wèi)星集群，用于采集數(shù)據(jù)信息，且當服務(wù)節(jié)點部署在霧衛(wèi)星集群時，執(zhí)行對數(shù)據(jù)信息計算處理；該計算系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的邊緣計算。

天基計算資源的特殊性表現(xiàn)在：(1)異構(gòu)性：衛(wèi)星上的計算資源包括CPU、FPGA、GPU、內(nèi)存等；(2)分散性：衛(wèi)星計算資源分散在空間的各個位置；(3)動態(tài)性：衛(wèi)星處于運動狀態(tài)，空間信息網(wǎng)絡(luò)的拓撲具有時變性。

設(shè)計適應(yīng)天基云霧計算應(yīng)用背景的調(diào)度算法，保證調(diào)度的高效和高可靠性，是值得研究的重點和難點。集中式云霧資源統(tǒng)一分配的調(diào)度系統(tǒng)需要實現(xiàn)的主要目標包括：高效利用異構(gòu)資源、滿足天基時延敏感和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求、適應(yīng)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接、保證服務(wù)流的可靠性、實現(xiàn)系統(tǒng)的負載均衡等。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述至少一個技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種天基云霧計算架構(gòu)下的資源調(diào)度方法、系統(tǒng)和存儲介質(zhì)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提出了一種天基云霧計算架構(gòu)下的資源調(diào)度方法，所述資源調(diào)度方法包括：

按照預(yù)選算法選出符合條件的霧衛(wèi)星預(yù)選節(jié)點或邊緣云預(yù)選節(jié)點；

按照優(yōu)選算法在所述霧衛(wèi)星預(yù)選節(jié)點或邊緣云預(yù)選節(jié)點中選出最優(yōu)節(jié)點；

根據(jù)所述最優(yōu)節(jié)點，完成資源調(diào)度。

本方案中，所述調(diào)度方法的調(diào)度對象是以容器形式部署的天基服務(wù)，所述調(diào)度方法的作用節(jié)點包括霧衛(wèi)星和邊緣云中的異構(gòu)資源節(jié)點，所述異構(gòu)資源為CPU、GPU、FPGA中的一種或幾種。

本方案中，按照預(yù)選算法篩選出符合條件的霧衛(wèi)星預(yù)選節(jié)點或邊緣云預(yù)選節(jié)點，包括：

訪問網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)據(jù)庫，獲取當前所有與用戶節(jié)點有連接的霧衛(wèi)星節(jié)點的連接時長信息，并將所述霧衛(wèi)星節(jié)點的序號加入待選集合；