[發(fā)明專利]一種能源有效和資源受限的移動(dòng)邊緣計(jì)算任務(wù)分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010464339.2
• 申請(qǐng)日: 2020-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN112073452B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高繼勛;劉家磊;李剛;黃全振;張大俊;孫鳳霞;張洋;黃明明;李新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南工程學(xué)院
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08
• 代理公司: 鄭州金成知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭增欣

1.一種能源有效和資源受限的移動(dòng)邊緣計(jì)算任務(wù)分配方法，根據(jù)不同的任務(wù)分配方案在規(guī)定執(zhí)行延遲的情況下對(duì)邊緣云的能源和處理器資源的影響，建立基于能耗和處理器資源浪費(fèi)的聯(lián)合優(yōu)化模型，進(jìn)而在保證規(guī)定執(zhí)行延遲的情況下最小化任務(wù)分配的總能耗和處理器資源浪費(fèi)，然后，將該聯(lián)合優(yōu)化模型映射為生物地理學(xué)算法的生態(tài)系統(tǒng)模型，并根據(jù)相應(yīng)的優(yōu)化目標(biāo)和優(yōu)化條件，獲得最優(yōu)任務(wù)分配方案，其具體步驟是：

步驟一、根據(jù)邊緣服務(wù)器的能耗與其上的CPU利用率呈線性的關(guān)系，把邊緣服務(wù)器的能耗模型定義為CPU利用率的函數(shù)；

步驟二、在現(xiàn)有模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展來量化邊緣服務(wù)器所有維度的資源浪費(fèi)情況，并在不同維度上均衡第j個(gè)邊緣服務(wù)器的剩余資源，獲得處理器資源浪費(fèi)模型；

步驟三、在滿足資源需求和規(guī)定執(zhí)行延遲的前提下同時(shí)最小化總體能耗和總體處理器資源浪費(fèi)，獲得優(yōu)化階段的聯(lián)合優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；

步驟四、通過映射模型把聯(lián)合優(yōu)化問題映射為生物地理學(xué)算法的生態(tài)系統(tǒng)模型，并根據(jù)聯(lián)合優(yōu)化目標(biāo)和資源與延遲約束，對(duì)BBO算法的參數(shù)和算子進(jìn)行定義；

步驟五、對(duì)種群大小，迭代數(shù)，最大物種數(shù)，最大遷入率，最大變異率，精英數(shù)量進(jìn)行初始化；其次，對(duì)一組隨機(jī)的棲息地集合進(jìn)行初始化和排序，每個(gè)棲息地對(duì)應(yīng)一個(gè)給定問題的潛在解決方案；

步驟六、根據(jù)遷移算子、變異算子、移除算子和精英算子對(duì)精英棲息地進(jìn)行遷移排序，獲得最優(yōu)任務(wù)分配方案；

BBO算法指代生物地理學(xué)算法(biogeography-based optimization，BBO)；

現(xiàn)有模型指代“保持每個(gè)維度中平衡剩余資源模型”。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能源有效和資源受限的移動(dòng)邊緣計(jì)算任務(wù)分配方法，其特征是：所述步驟一中，CPU利用率的函數(shù)，如公式(1)所示：

其中，M為邊緣云中的運(yùn)行有待分配任務(wù)的虛擬機(jī)或容器總數(shù)；第j個(gè)邊緣服務(wù)器是HPProLiant G4或HP ProLiant G5；和分別表示第j個(gè)邊緣服務(wù)器被充分利用和空閑時(shí)所消耗的功率；表示第j個(gè)邊緣服務(wù)器中所有運(yùn)行在邊緣服務(wù)器上的虛擬機(jī)或容器的總CPU利用率；二進(jìn)制變量y_j表示第j個(gè)邊緣服務(wù)器是否被啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)值為1，反之則為0。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能源有效和資源受限的移動(dòng)邊緣計(jì)算任務(wù)分配方法，其特征是：所述步驟二中，第j個(gè)邊緣服務(wù)器擁有的CPU、內(nèi)存或帶寬的利用率可以被估算為放置在該邊緣服務(wù)器上的所有虛擬機(jī)或容器消耗的總資源數(shù)量；并對(duì)每個(gè)邊緣服務(wù)器的CPU、內(nèi)存和帶寬利用率設(shè)置一個(gè)90％的上限；則，處理器資源浪費(fèi)模型為

其中，W_j表示第j個(gè)邊緣服務(wù)器的資源浪費(fèi)或閑置資源；α或β表示CPU、內(nèi)存和帶寬三種資源類型；和分別表示第i個(gè)虛擬機(jī)或容器上資源α和β的需求；和分別表示在第j個(gè)邊緣服務(wù)器中資源α和β的使用率閾值；V是資源維度的數(shù)量，其被設(shè)置為3；二進(jìn)制變量b_ij表示第i個(gè)虛擬機(jī)或容器是否被分配到第j個(gè)邊緣服務(wù)器上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能源有效和資源受限的移動(dòng)邊緣計(jì)算任務(wù)分配方法，其特征是：所述步驟三中，M個(gè)加載有任務(wù)的虛擬機(jī)或容器被分配到N個(gè)邊緣服務(wù)器上，每個(gè)虛擬機(jī)或容器的資源需求都不會(huì)超過所在邊緣服務(wù)器的剩余資源；同時(shí)，虛擬機(jī)或容器的資源需求和邊緣服務(wù)器的資源容量都由多維向量表示，而且每個(gè)維度都表示虛擬機(jī)或容器所請(qǐng)求的特定資源類型的數(shù)量。