[發(fā)明專利]基于流水線的云-邊-端協(xié)作卸載方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010544184.3
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111913723B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 開彩紅;周浩;黃偉;彭敏
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F8/61
• 分類號: G06F8/61;G06F9/445;G06F9/50
• 代理公司: 北京久誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 余罡

1.一種基于流水線的云-邊-端協(xié)作卸載方法，其特征在于，通過流水線卸載策略對任務(wù)進(jìn)行分配，流水線卸載策略包括：對于任何任務(wù)，移動設(shè)備首先要判斷本地是否有足夠的可用資源，當(dāng)移動設(shè)備有足夠的能力處理任務(wù)時，移動設(shè)備獨(dú)自處理整個任務(wù)；否則，移動設(shè)備根據(jù)自身的計算能力處理部分任務(wù)，將剩余的任務(wù)卸載到最近的邊緣節(jié)點(diǎn)；邊緣節(jié)點(diǎn)上的MEC根據(jù)接收到的任務(wù)量以及自身的計算資源來決定處理多少任務(wù)；如果MEC無法處理所有卸載來的任務(wù)，MEC處理與其計算能力相匹配的任務(wù)，將剩余的任務(wù)卸載給擁有充足計算資源的云中心，所述方法包括以下步驟：

S1、獲取任務(wù)數(shù)據(jù)和計算資源數(shù)據(jù)，基于任務(wù)數(shù)據(jù)和計算資源數(shù)據(jù)設(shè)定變量參數(shù)，其中變量參數(shù)包括所有移動設(shè)備任務(wù)I，移動設(shè)備n的當(dāng)前任務(wù)量I_n、移動設(shè)備n的計算能力f_n；

S2、依據(jù)任務(wù)執(zhí)行量的流水線卸載策略將移動設(shè)備n的當(dāng)前任務(wù)量I_n對應(yīng)分配給移動設(shè)備n、邊緣節(jié)點(diǎn)及云中心，根據(jù)所述變量參數(shù)及其初始化值，構(gòu)建移動設(shè)備n、邊緣節(jié)點(diǎn)及云中心各自與對應(yīng)分配的任務(wù)執(zhí)行量分別關(guān)聯(lián)的時延模型，包括：

移動設(shè)備n的時延模型為：

式中：

表示移動設(shè)備n執(zhí)行卸載任務(wù)的時延，

表示移動設(shè)備n本地計算需要的計算資源，

f_n表示移動設(shè)備n的計算能力，

任務(wù)從移動設(shè)備n卸載到邊緣節(jié)點(diǎn)s的傳輸時延、計算時延為：

邊緣節(jié)點(diǎn)的延時模型為：

式中：

表示任務(wù)從移動設(shè)備n卸載到邊緣節(jié)點(diǎn)s的傳輸時延，

表示任務(wù)從移動設(shè)備n卸載到邊緣節(jié)點(diǎn)s的計算時延，

T_n,s表示邊緣節(jié)點(diǎn)s執(zhí)行卸載任務(wù)的時延，

表示邊緣節(jié)點(diǎn)計算的數(shù)據(jù)大小，

r_n,s表示移動設(shè)備n和邊緣節(jié)點(diǎn)s之間的傳輸速率，

表示邊緣節(jié)點(diǎn)計算需要的計算資源，

f_n,s表示邊緣節(jié)點(diǎn)s分配給移動設(shè)備n的計算能力，

云中心的延時模型為：

式中：

表示任務(wù)從邊緣節(jié)點(diǎn)s卸載到云中心c的的傳輸時延，

表示任務(wù)從邊緣節(jié)點(diǎn)s卸載到云中心c的的計算時延，

表示云中心c執(zhí)行卸載任務(wù)的時延，

表示云中心計算的數(shù)據(jù)大小，

表示邊緣節(jié)點(diǎn)s和云中心c之間的傳輸速率，

表示云中心計算需要的計算資源，

表示對于任務(wù)n，云中心c分配給邊緣節(jié)點(diǎn)s的計算能力，

S3、根據(jù)所述時延模型，得到所有移動設(shè)備任務(wù)I被全部卸載執(zhí)行時的最大時延模型；

S4、定義出聯(lián)合優(yōu)化任務(wù)的流水線卸載策略、計算資源和通信資源的分配問題，以最小化所有移動設(shè)備的總等待時延問題為目標(biāo)，根據(jù)所述最大時延模型，將所述分配問題轉(zhuǎn)換為目標(biāo)函數(shù)及對應(yīng)約束條件；

S5、基于目標(biāo)函數(shù)、約束條件、每個移動設(shè)備的當(dāng)前任務(wù)量、任務(wù)需要的計算資源、移動設(shè)備n的計算能力f_n，獲取最優(yōu)的任務(wù)流水線卸載策略、計算資源和通信資源分配策略。

2.如權(quán)利要求1所述的基于流水線的云-邊-端協(xié)作卸載方法，其特征在于，所述變量參數(shù)還包括：任務(wù)需要的計算資源ψ_n和任務(wù)完成的截止時間邊緣節(jié)點(diǎn)的數(shù)量S、移動設(shè)備的數(shù)量N、邊緣節(jié)點(diǎn)s計算資源上限和云中心計算資源上限

3.如權(quán)利要求1所述的基于流水線的云-邊-端協(xié)作卸載方法，其特征在于，所述計算資源包括邊緣節(jié)點(diǎn)分配給移動設(shè)備n的計算能力f_n,s和云中心分配給邊緣節(jié)點(diǎn)s的計算資源