[發明專利]云邊結合平臺的任務卸載、調度與負載均衡系統、方法

有效

• 申請號: 202110446944.1
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113254095B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 董學文;谷鑫雨;佟威;沈玉龍;張濤;張志為;楊凌霄;盧笛;郭校杰
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445;G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 何畏

本發明屬于邊緣計算技術領域，公開了一種云邊結合平臺的任務卸載、調度與負載均衡系統、方法，所述云邊結合平臺的任務卸載、調度與負載均衡方法包括：移動用戶根據“最佳帶寬使用率”的數據卸載策略決定工作負載的卸載量到接入節點；接入節點根據“加入最佳隊列”的任務調度策略決定卸載的工作負載分配到合適的服務虛擬機去完成；邊緣服務器根據“實時動態調整”的能源管理策略，用來控制服務虛擬機的運行狀態。本發明考慮異構邊緣計算對工作負載匹配的影響，綜合考慮系統效益與能耗之間的權衡，有助于邊緣計算在復雜場景中的應用；通過研究邊緣計算任務卸載與任務調度權衡，可以提高云邊結合平臺的任務卸載效率，減少云邊結合平臺的資源消耗。

技術領域

本發明屬于邊緣計算技術領域，尤其涉及一種云邊結合平臺的任務卸載、調度與負載均衡系統、方法。

背景技術

目前，隨著無線通信和信息技術的發展，智能移動設備在我們的日常生活中越來越受歡迎。盡管智能移動設備近年來已變得功能強大，但它們仍不能滿足某些復雜應用程序對數據處理的要求。由于智能移動設備的計算能力有限，因此它需要將大量計算密集型任務卸載到服務平臺以進行處理。這要求服務平臺具有低延遲，強大的計算能力和低能耗等特點。作為一種新的范例，云邊結合平臺已越來越多地用于適應這些需求。云邊結合平臺的關鍵思想是將計算資源轉移到網絡的邏輯邊緣，從而使移動用戶可以訪問服務平臺。這為終端用戶提供了快速而強大的計算、能效、存儲容量和移動性的支持。盡管云邊結合平臺可以減輕智能移動設備的處理負擔，但另一方面，在任務卸載和任務調度的過程中它也會消耗邊緣服務器中的額外計算資源和額外的無線帶寬資源。

目前，云邊結合平臺任務卸載與調度的現有技術：對云邊結合平臺卸載過程中傳輸成本和智能移動設備任務負載進行折衷，以及對云邊結合平臺調度過程中計算成本和邊緣服務器任務負載進行折衷。這些方法的缺陷在于：現有的工作只考慮了一端資源的消耗與隊列的負載情況(移動用戶端或邊緣服務器端)。作為一個整體，云邊結合平臺在計算成本與負載時應考慮兩端的全局工作量。并且現有的工作僅僅討論了基于同構的邊緣服務器任務調度問題，并假設所有邊緣服務器都提供相同的服務集。實際上，由于預算的限制，邊緣服務提供商只能將邊緣服務放置在有限數量的邊緣服務器中。因此，異構邊緣服務器方案中的工作調度問題值得被做以研究。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：現有技術方案只考慮一端資源的消耗與隊列的負載情況，即移動用戶端或邊緣服務器端，且只考慮同構邊緣服務器的任務卸載與調度，缺乏足夠的可行性。由于預算的限制，邊緣服務提供商只能將邊緣服務放置在有限數量的邊緣服務器中。

解決以上問題及缺陷的難度為：在同構邊緣網絡中，用戶僅需要將工作負載卸載到附近的邊緣服務器中進行處理。但是，在異構邊緣網絡中，由于預算限制，具有相同功能的服務只能部署在有限數量的邊緣服務器上，而不同邊緣服務器上的服務具有不同的性能。這導致將工作負載與合適的服務器進行匹配的巨大困難。因此，需要在使工作負載與最佳邊緣服務器匹配的同時，將傳輸消耗降至最低。此外，移動用戶端和邊緣服務器端可能在邊緣計算中相互影響。例如，WiFi的傳輸速率通常較高，并且相應的開銷小于蜂窩網絡，因此，當WiFi可用時移動用戶傾向于通過WiFi卸載數據。但是，由于信道的特性和移動用戶的移動性，實際上不可能與WiFi保持連續連接。如果移動用戶希望盡可能多通過WiFi卸載大量工作負載，則某些工作負載可能會積壓在隊列中，從而可能導致邊緣服務器計算資源的冗余。因此，必須考慮來自用戶端和服務器端的總效益。

解決以上問題及缺陷的意義為：研究邊緣計算任務卸載與任務調度權衡方法可以提高云邊結合平臺的任務卸載效率，減少云邊結合平臺的資源消耗。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種云邊結合平臺的任務卸載、調度與負載均衡系統、方法。

本發明是這樣實現的，一種云邊結合平臺的任務卸載、調度與負載均衡方法，所述云邊結合平臺的任務卸載、調度與負載均衡方法包括以下步驟：