[發明專利]邊緣計算中基于資源監控的實時任務匹配調度系統和方法

有效

• 申請號: 202010102292.5
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111427681B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 陳勝楠;錢建民;陳昊鵬
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種邊緣計算中基于資源監控的實時任務匹配調度系統和方法，將用戶需求進行檢測后轉換生成任務單元集合；對任務單元集合中的每個任務進行子任務解析，將重復的子任務進行整合去重，形成子任務工作流；監控各個邊緣服務器的實時資源和任務狀態；將子任務與邊緣服務器進行實時模式匹配，根據子任務排序序列和任務優先級進行任務調度。能夠在多個邊緣服務器的環境下，保證任務正常執行和滿足相應限制條件的基礎上，盡量最小化各任務的平均運行時間，同時使得各項資源能夠被更為充分地利用，從而為任務匹配調度提供動態的高吞吐量低延遲的任務響應。

技術領域

本發明涉及邊緣計算任務調度技術領域，具體地，涉及一種邊緣計算中基于資源監控的實時任務匹配調度系統和方法。

背景技術

隨著物聯網(IoT)的發展和5G技術的提出，越來越多的設備擁有獨立的運算能力和存儲資源，并可以接入網絡彼此進行信息傳遞。特別是提出的“智慧家居”、“智慧城市”等概念，將一定范圍中的各個設備連接到一個局域網中，通過某些協調與指令發布來共同完成一系列任務。在圖1這樣的場景中，通常由一臺能力較強的中央服務器和多臺計算存儲能力不一、用途能力不一的邊緣服務器組成。其中中央服務器主要負責任務解析、和基于一定的規則的任務路線制定和任務分發，各個邊緣服務器則負責處理服務器下發的任務并將結果傳遞給下一跳處理器(中央服務器或邊緣服務器)，形成工作流從而完成任務。

在傳統的任務調度算法中，任務被看作一個個獨立的調度和執行單元，任務間不存在依賴，因此可以簡單地進行任務分配處理；然而，在實際復雜的應用場景下，任務之間一般都會存在著或強或弱的依賴關系。依賴關系的引入，意味著不同模塊之間必須遵從某種特定的執行順序，只有當某個任務被執行并處理后，依賴其的后續任務才能在此基礎上繼續執行。除此之外，用戶發布的原始任務也可能包含多個子任務并且用戶對任務執行時間也有一定的要求。

因此，日常生活中的各項任務逐步呈現出涉及資源廣、時效性強、復雜度高等突出特點，這也對任務執行的準確性和時效性提出了更高的挑戰。具體挑戰分為以下四點：第一，針對用戶友好的設計原則，系統任務發布者通常發布的原始任務通常是模糊、泛化的，與系統所能理解和執行的特定任務存在一定的偏差，需要通過某種方式，將用戶的需求轉化為可供機器理解并執行的帶有一定約束的任務單元集合；第二，對于上一步得到的任務集合，需要進一步分解成各個子任務并根據各個任務的描述形成子任務之間的依賴關系，對于含有依賴關系的子任務，則需要將其前序所依賴的任務完成后才可執行；第三，在實時任務系統中，可能在某一階段接收到多個任務執行，對于一系列任務或是單個任務下的一系列子任務，在其執行過程中不僅僅是簡單地串行執行，還需考慮任務的時間約束，需要提高子任務復用率；第四，在原始任務映射完成并形成子任務依賴后，需要考慮如何根據當前系統的資源狀態進行任務分配和對單個任務的任務路徑規劃，以提高整體系統的資源利用率和吞吐量。

與本申請相關的現有技術是專利文獻CN109343942A，公開了一種基于邊緣計算網絡的任務調度方法，包括：在上一次調度結束后，將獲取到的所有的節點信息，輸入至預設的第一神經網絡模型，輸出優劣參數；將優劣參數廣播至每一邊緣計算節點，以供每一邊緣計算節點分別根據優劣參數優化預設的第二神經網絡模型，并將當前的節點狀態信息輸入至優化后的第二神經網絡模型，輸出下一次調度的決策信息，將每一計算任務分別發送到下一次調度的決策信息指示的執行主體進行計算。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種邊緣計算中基于資源監控的實時任務匹配調度系統和方法。

根據本發明提供的一種邊緣計算中基于資源監控的實時任務匹配調度系統，包括：

原始任務映射模塊：接收輸入的用戶需求，為所述用戶需求設定的結構化的輸入格式，將用戶需求進行檢測后轉換生成任務單元集合；