[發(fā)明專利]一種邊緣計(jì)算中基于博弈論的服務(wù)部署及任務(wù)卸載方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010027936.9
• 申請(qǐng)日: 2020-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111163178B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王子通;龔迎莎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08;G06N5/04
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 易濱

本發(fā)明提供一種邊緣計(jì)算中基于博弈論的服務(wù)部署及任務(wù)卸載方法，首先結(jié)合排隊(duì)論來(lái)表示服務(wù)請(qǐng)求在邊緣節(jié)點(diǎn)上配置的請(qǐng)求率和服務(wù)率，其次利用兩個(gè)階段的斯塔克爾伯格博弈將服務(wù)提供商與用戶的服務(wù)請(qǐng)求之間的交互模型化；最后通過(guò)剪枝方法求解納什均衡，大大降低了求解納什均衡的時(shí)間復(fù)雜度；本發(fā)明的有益效果是：在考慮異構(gòu)且資源受限的邊緣節(jié)點(diǎn)服務(wù)部署的情況下，提出了一種聯(lián)合服務(wù)部署和計(jì)算卸載的優(yōu)化方案，該方案有效降低了系統(tǒng)時(shí)延，提升了任務(wù)執(zhí)行效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及邊緣計(jì)算領(lǐng)域，尤其涉及一種邊緣計(jì)算中基于博弈論的服務(wù)部署及任務(wù)卸載方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長(zhǎng)，人們對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來(lái)越高，基于云計(jì)算模型的集中制服務(wù)逐漸顯露出其在實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)制約、資源開(kāi)銷和隱私保護(hù)上的不足，新型的終端設(shè)備雖然計(jì)算能力得到了很大的提升，但是也不及節(jié)點(diǎn)且有電池容量的局限。根據(jù)邊緣計(jì)算的概念，移動(dòng)設(shè)備作為資源的需求方把繁重的計(jì)算任務(wù)卸載到邊緣節(jié)點(diǎn)上，降低了本地處理服務(wù)的時(shí)延和能耗。邊緣計(jì)算作為與云計(jì)算互補(bǔ)的計(jì)算模型，將計(jì)算任務(wù)放置在離數(shù)據(jù)較近的位置從而有效降低網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)延。現(xiàn)如今，越來(lái)越多的應(yīng)用開(kāi)始借助邊緣計(jì)算，著重利用網(wǎng)絡(luò)中的邊緣節(jié)點(diǎn)以達(dá)到更高的計(jì)算效率和資源利用率。由于用戶隱私數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在邊緣設(shè)備而不是云端節(jié)點(diǎn)上，減少了隱私數(shù)據(jù)的傳輸，在一定程度上規(guī)避了隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)。得益于邊緣計(jì)算的這些優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)邊緣計(jì)算得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的肯定，并獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

但是相較于云節(jié)點(diǎn)而言，邊緣節(jié)點(diǎn)在可用資源上的限制要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于云環(huán)境。由于邊緣節(jié)點(diǎn)的種類繁多，所以邊緣環(huán)境類似于異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，每個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、操作系統(tǒng)等都在差異，而且，大部分邊緣節(jié)點(diǎn)在性能上不如云端節(jié)點(diǎn)，比如存儲(chǔ)資源的限制，不能部署大規(guī)模重量級(jí)的服務(wù)。由于資源的相對(duì)匱乏，在處理不同服務(wù)請(qǐng)求的時(shí)候，更容易產(chǎn)生資源競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致計(jì)算單元的任務(wù)執(zhí)行速度降低、數(shù)據(jù)處理時(shí)延增加。

邊緣節(jié)點(diǎn)由于存儲(chǔ)和計(jì)算能力有限，不可能部署所有類型的服務(wù)。現(xiàn)有的方案中，沒(méi)有綜合考慮服務(wù)部署以及任務(wù)卸載，導(dǎo)致資源的利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，考慮了云計(jì)算中心的服務(wù)放置問(wèn)題，以及如何在系統(tǒng)中分配服務(wù)請(qǐng)求來(lái)滿足服務(wù)需求，以最大程度地縮短其完成時(shí)間。本發(fā)明提供的一種邊緣計(jì)算中基于博弈論的服務(wù)部署及任務(wù)卸載方法，具體包括：

S101：采用排隊(duì)論表示邊緣節(jié)點(diǎn)e請(qǐng)求服務(wù)s到達(dá)率為邊緣節(jié)點(diǎn)e的服務(wù)率為

S102：根據(jù)所述到達(dá)率和所述服務(wù)率計(jì)算邊緣節(jié)點(diǎn)時(shí)間開(kāi)銷

S103：計(jì)算云端時(shí)間開(kāi)銷

S104：根據(jù)所述邊緣節(jié)點(diǎn)的時(shí)間開(kāi)銷和所述云端時(shí)間開(kāi)銷計(jì)算總體開(kāi)銷C(d)；

S105：構(gòu)建兩階段的斯塔克爾伯格博弈模型，并根據(jù)所述總體開(kāi)銷C(d)構(gòu)建約束條件，求解兩階段斯塔克爾伯格博弈模型的離散解；

S106：采用剪枝算法在所述離散解中，找到納什均衡解。

進(jìn)一步地，步驟S102中，所述邊緣節(jié)點(diǎn)時(shí)間開(kāi)銷計(jì)算式如公式(1)所示：

進(jìn)一步地，步驟S103中，云端時(shí)間開(kāi)銷計(jì)算式如式(2)：

式(2)中，c表示云端，表示用戶向云端請(qǐng)求服務(wù)s的到達(dá)率；τ_c為云端處理服務(wù)的平均完成時(shí)間。

進(jìn)一步地，步驟S104中，系統(tǒng)總體開(kāi)銷C(d)的計(jì)算式如式(3)：