[發明專利]一種風險感知的邊緣計算任務分配方法

在審

• 申請號: 202010929293.7
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112052092A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 劉芳;梁家越;金航;肖儂
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06N3/12
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

本發明公開了一種風險感知的邊緣計算任務分配方法，包括以下步驟：S1：對邊緣計算任務分配問題進行建模并構建邊緣計算任務分配系統；S2：構建風險感知的邊緣計算任務分配策略，根據風險感知的邊緣計算任務分配策略得到在中斷風險下計算任務平均完成時間的最小值；S3：以中斷風險下計算任務平均完成時間的最小值對應的任務分配方式進行計算任務的分配。本發明通過將任務分配至執行風險小的計算節點，減少任務中斷發生的可能性，并最小化任務的平均完成時間，提高了系統的魯棒性。

技術領域

本發明涉及邊緣計算技術領域，更具體地，涉及一種風險感知的邊緣計算任務分配方法。

背景技術

邊緣計算技術作為分布式計算技術得到了迅速的發展，各種邊緣計算平臺或框架也被推出。邊緣計算平臺被部署于網絡邊緣上的服務器上，承擔資源管理，設備管理和任務執行等功能。在此基礎上，一群部署在網絡邊緣上的服務器組成邊緣云，為用戶提供低延遲的邊緣服務，以滿足實時交互應用的需求。

任務分配是邊緣云整體運行的關鍵環節，邊緣云中的控制器基于任務分配策略為每個任務選擇合適的計算節點。在邊緣計算任務分配問題上，當前已有一些工作對用戶移動性、邊緣計算節點的異構性、網絡帶寬的動態變化性等挑戰開展了研究，然而針對邊緣計算節點動態性和不確定性問題的研究比較少見。不同于云計算集群調度的環境，邊緣計算環境下的計算節點具有多樣性，可以是邊緣服務器，或云中心服務器，甚至是移動設備。這些節點處于不同的網絡環境中，且部分邊緣計算節點處于移動網絡中，而移動網絡并不如有線網絡穩定，其網絡中斷可能性相對有線網絡較大。此外，具有移動性的移動設備還可能因位置變化而不定時退出邊緣云。不論是網絡中斷或邊緣計算節點退出等情況，主節點與邊緣計算節點的交互連接將斷開，在邊緣計算節點中未執行完畢的任務將被迫中斷，調度器需要將任務重新分配至合適的邊緣計算節點重新執行。盡管目前已有檢查點等技術可以保存部分任務的運行狀態并恢復執行，能減少任務重新執行的時間開銷，但并不能減少任務中斷的發生頻率。

在邊緣計算中任務分配問題上，現有的多數研究工作通常假設任務在執行過程中是不會出錯或者中斷的，并沒有考慮邊緣計算節點的動態性和不穩定性。

在現有技術中，公開號為CN110198339A的中國發明專利，于2019年9月3日公開了一種基于QoE感知的邊緣計算任務調度方法。該專利提出得分方法周期性收集各設備資源狀態信息和網絡狀態信息。在任務分配過程中，根據預測模型估計任務在不同設備的執行時間，并基于設備資源狀態信息和網絡狀態信息，建立線性規劃模型，并求解得到任務調度結果。該專利提出的方法考慮了設備的網絡狀態和資源狀態，能實現各設備之間的負載均衡，提高任務的執行效率。但該方案并沒有考慮任務分配過程的魯棒性。在物聯網場景中，邊緣設備具有異構性，智能手機和移動電腦等都可以作為邊緣設備。這些設備可能因位置變動而脫離原先所在的網絡，導致已任務的任務發生中斷，需要重新分配和執行。因此，為了提高任務分配的魯棒性，減少任務中斷情況的發生，研究邊緣計算中具有風險感知的任務分配策略具有重要意義。

發明內容

本發明為克服上述現有技術中邊緣計算任務分配中沒有考慮邊緣計算節點的動態性和不穩定性，魯棒性低的缺陷，提供一種風險感知的邊緣計算任務分配方法。

本發明的首要目的是為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種風險感知的邊緣計算任務分配方法，包括以下步驟：

S1：對邊緣計算任務分配問題進行建模并構建邊緣計算任務分配系統；

S2：構建風險感知的邊緣計算任務分配策略，根據風險感知的邊緣計算任務分配策略得到在中斷風險下計算任務平均完成時間的最小值；

S3：以中斷風險下計算任務平均完成時間的最小值對應的任務分配方式進行計算任務的分配。

本方案中，所述對邊緣計算任務分配問題建模包括：構建邊緣云、定義邊緣服務、定義任務分配決策，