[發明專利]一種面向工業互聯網的邊緣計算服務器負載均衡方法及系統

在審

• 申請號: 201911041708.0
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110933134A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 羅萬明;周旭;覃毅芳;任勇毛;范鵬飛;康夢軒
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算機網絡信息中心
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

本發明公開了一種面向工業互聯網的邊緣計算服務器負載均衡方法及系統，本方法步驟包括：1)在工業互聯網中設置若干代理節點，各代理節點將工業互聯網所配置的任播地址初始化配置為自身的任播地址；2)每一邊緣計算服務器節點使用任播技術向一代理節點進行注冊；代理節點獲取向自己注冊的邊緣計算服務器節點的信息；3)當代理節點收到終端節點發送的服務請求時，根據負載情況在邊緣計算服務器集群中選擇一邊緣計算服務器節點并將其全球可路由單播IP地址返回給該終節點，并記錄兩者之間的綁定；以及在該終端節點向與之綁定的邊緣計算服務器節點傳輸數據前，設置一超時計時器，當該計時器超時或數據傳輸完成時，刪除對應的綁定。

技術領域

本發明屬于工業互聯網技術領域，具體涉及到一種面向工業互聯網的邊緣計算服務器負載均衡方法及系統。

背景技術

工業互聯網是互聯網和新一代信息技術在工業全領域、全產業鏈、全價值鏈的融合集成應用，是實現工業智能化的綜合信息基礎設施。

邊緣計算是指在網絡邊緣執行計算的一種新型計算模型，邊緣計算操作的對象包括來自于云服務的下行數據和來自于萬物互聯服務的上行數據，而邊緣計算的邊緣是指從數據源到云計算中心路徑之間的任意計算和網絡資源。

邊緣計算是集先進網絡技術、大數據、人工智能于一身，橫跨通信、計算機、自動控制等多領域的綜合性技術。不同領域內的邊緣計算技術的側重點有所不同，工業互聯網對系統的確定性、實時性和安全性有著很高的要求，邊緣計算聯盟給出了工業互聯網領域邊緣計算的定義：邊緣計算是在靠近物或數據源頭的網絡邊緣側就近提供邊緣智能服務，滿足行業數字化在敏捷聯接、實時業務、數據優化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。

在面向工業互聯網的邊緣計算環境中，邊緣設備產生大量的數據，同時邊緣計算服務器提供了大量的服務，因此，根據邊緣計算服務器以及網絡狀況，如何動態的對這些數據進行調度至合適的計算服務提供者，將是邊緣計算中的核心問題。但是邊緣計算環境存在計算資源分布式、零散化，以及網絡動態性和存在測量噪聲等特征，并且一般為兼有離散事件和連續變量等運行機制的混雜系統。同時，邊緣計算任務常存在高并發的特點。這些特征導致邊緣計算任務時序復雜難以同步，計算結果確定性難以保證。如何針對計算資源的零散性、異構性和動態性、系統的混雜性特點，滿足應用的時延要求前提下，盡可能降低系統總體能耗，保持各邊緣計算服務器節點負載均衡，及時響應緊急計算任務，構建支持分布式混雜系統和高并發任務的邊緣計算模型，是工業互聯網智能制造中邊緣計算面臨的挑戰之一。

為了應對以上挑戰，有效實現面向工業互聯網的邊緣計算服務器的負載均衡，本發明將綜合利用IPv6任播技術和移動IPv6技術的思想解決上述問題。

任播是在IPv6中提出的一種新的尋址技術，即發送方把數據發送給一組目的主機，這些目的主機共享一個任播地址，數據被這組主機中的任意一個且只有一個主機接收到。

移動IPv6技術的基本實現原理為：1)遠程通信實體通過標準IP路由機制，向移動節點發出一個IP數據包；2)移動節點的歸屬代理截獲該數據包，將該包的目標地址與自己移動綁定表中移動節點的歸屬地址比較，若與其中任一地址相同，繼續下一步，否則丟棄；3)歸屬代理用封裝機制將該數據包封裝，采用隧道操作發給移動節點的轉發地址；4)移動節點的拜訪地代理收到該包后，去其包封裝，采用空中信道發給移動節點；5)移動節點收到數據后，用標準IP路由機制與遠程通信實體建立連接。