[發明專利]一種基于軟件定義的邊緣計算調度方法及系統

有效

• 申請號: 202010982716.1
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112162837B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 羅萬明;周旭;任勇毛;覃毅芳;范鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算機網絡信息中心
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/445;G06F9/50;G06F9/54;H04L67/10
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

本發明公開了一種基于軟件定義的邊緣計算調度方法及系統。本發明方法為：1)本地計算單元收集本地的計算任務i^th并上傳至分布式控制器；2)分布式控制器根據二元組(v_L[t],v_C[t])的取值確定i^th在本地計算或卸載到邊緣計算服務節點執行；其中，v_L[t]＝1表示第t時隙將i^th在本地執行，v_C[t]＝1表示第t時隙將i^th卸載到邊緣計算服務節點執行；引入用于確定二元組(v_L[t],v_C[t])的取值；其中S＝{0,1,…,Q}×{0,1,…,M}×{0,1,…,N?1}，Q表示任務隊列緩沖區的最大容量，M表示i^th包含的數據包個數，N表示i^th在本地計算所需的時隙數。

技術領域

本發明屬于計算機網絡的邊緣計算領域，具體為一種基于軟件定義的邊緣計算調度方法及系統。

背景技術

21世紀以來，信息網絡技術的不斷發展、演進，為基礎通信、金融經濟、傳統制造等各行各業各領域都帶了新的機遇和發展，極大地促進了跨行業間交叉融合。隨著物聯網的快速發展和無線網絡的普及，萬物互聯的時代已經到來，網絡邊緣設備數量的迅速增加，使得該類設備所產生的數據已達到澤字節(ZB)級別。以云計算模型為核心的集中式大數據處理時代，其關鍵技術已經不能高效處理邊緣設備所產生的數據，主要表現在：1)線性增長的集中式云計算能力無法匹配爆炸式增長的海量邊緣數據；2)從網絡邊緣設備傳輸海量數據到云中心致使網絡傳輸帶寬的負載量急劇增加，造成較長的網絡延遲；3)網絡邊緣數據涉及個人隱私，使得隱私安全問題變得尤為突出；4)有限電能的網絡邊緣設備傳輸數據到云中心消耗較大電能。現有網絡設備支持的協議體系龐大，導致高度復雜，不僅限制了IP網絡的技術發展，更無法滿足當前云計算、大數據和服務器虛擬化等應用趨勢，用戶對流量的需求不斷擴大，各種新型服務不斷出現，增加了網絡運維成本。

本發明基于軟件定義網絡(Software Defined Network,SDN)和邊緣計算(EdgeComputing,EC)的出現，提供了有效的解決方案。SDN具有網絡全局拓撲視野，并通過控制器管理數據流轉發，能夠實現設備和數據流的集中管理；簡化數據平面傳輸，統一的南北向接口在提升架構擴展性的同時，還實現了網絡的可編程化。邊緣計算作為新興計算模型，通過將計算資源以分布式計算節點的方式部署在靠近數據源的一端，能夠提供云計算無法實現的穩定、時效性服務，主要應用于時延和數據安全要求高的場景。

發明內容

為了克服傳統的網絡有限的原始數據存儲和計算能力的挑戰，本發明提出一種基于軟件定義的邊緣計算調度方法及系統。該系統結合了分層云和邊緣計算以及內容感知緩存技術，在SDN架構下，考慮不同場景和服務需求，設計了邊緣計算卸載方案。該發明充分利用了SDN對網絡的集中控制能力，對不同的調度卸載方案進行全局最優選擇，以獲得最佳性能。

本發明的技術方案為：

一種基于軟件定義的邊緣計算調度方法，其步驟包括：

1)本地計算單元收集本地的計算任務i^th并生成計算任務請求，將其上傳至分布式控制器；