[發明專利]多無人機邊緣計算服務部署及調度方法和系統

有效

• 申請號: 202110821000.8
• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN113391647B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 魏祥麟;胡永揚;王彥剛;王曉波
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙) 13128
• 代理人: 黃輝本

1.一種多無人機邊緣計算服務部署及調度方法，其特征在于包括如下步驟：

服務依賴和拓撲感知的微服務部署：根據應用的請求歷史，計算每個微服務的請求頻次；依據無人機空中自組網的拓撲結構，確定每個無人機邊緣節點的中心性；服務控制中心負責將請求頻次高的微服務優先部署在中心性高的無人機邊緣節點上，然后優先將與其存在依賴關系的微服務部署在鄰近的無人機邊緣節點上，直到所有的微服務在無人機邊緣計算網絡中至少部署1個實例；

貪心微服務調度：對于每個到達無人機邊緣節點的應用中包含的每個微服務，該無人機邊緣節點計算每個微服務的候選執行節點，然后計算微服務在每個候選執行節點上的執行結束時間，貪心地選擇執行結束時間最早的候選執行節點作為該微服務的執行節點；

負載感知的微服務重部署：當某個無人機邊緣節點運行的微服務的等待執行隊列長度超過閾值時，檢查該無人機邊緣節點的h跳鄰居集合中是否存在空閑容器，如果存在，在距離該無人機邊緣節點跳數最小的鄰居節點的空閑容器上運行該微服務的新的實例，當某個無人機邊緣節點上的微服務經過時間仍未得到調用時，如果無人機邊緣計算網絡中存在其他該微服務的實例，那么刪除該微服務實例；

失效觸發的服務重部署：當某個無人機邊緣節點在時間內未向服務控制中心發送自身微服務部署和運行狀態時，服務控制中心認為該無人機邊緣節點發生失效，將失效事件通知其他無人機邊緣節點，并查看是否有微服務因為該失效事件導致其在多無人機邊緣計算網絡中沒有運行實例，如果存在，由服務控制中心查找空閑容器，并重新部署受到影響的微服務。

2.如權利要求1所述的多無人機邊緣計算服務部署及調度方法，其特征在于，所述服務依賴和拓撲感知的微服務部署的方法具體包括如下步驟：

微服務流行度計算：服務控制中心根據地面設備應用請求的歷史記錄，確定每個應用被請求的次數，根據每個應用的有向無環圖（Directed Acyclic Graph，DAG）表示，計算每個微服務被請求的次數，將每個微服務的請求次數作為其流行度，將微服務按照其流行度從大至小排序；

拓撲中心性計算：多無人機邊緣計算網絡中，每個無人機邊緣節點的拓撲中心性是指該節點在拓撲中的接近中心性，即該節點距離其余無人機邊緣節點的最短路徑累加值的倒數；所述最短路徑是指多無人機邊緣計算網絡中，按照最短路徑算法計算得到的，從一個無人機邊緣節點到另一個無人機邊緣節點的最短路徑；

拓撲感知的微服務部署：給定微服務和無人機邊緣節點集合，在考慮負載均衡和流行度的基礎上，服務控制中心將流行度較高的微服務部署在接近中心性較高的無人機邊緣節點上，給定待部署微服務集合和無人機邊緣節點集合，服務控制中心的服務部署決策單元計算每個無人機邊緣節點部署的微服務數量k，取出流行度最高的k個微服務，將其部署在接近中心性最大的無人機邊緣節點u上，將無人機邊緣節點u和流行度最高的k個微服務分別從待部署微服務集合和無人機邊緣節點集合中移除，并依次對剩余微服務按照此原則進行，直至部署完成。

3.如權利要求1所述的多無人機邊緣計算服務部署及調度方法，其特征在于，所述貪心微服務調度的實現方法包括如下步驟：

候選執行節點確定：對于一個無人機邊緣節點來說，收到1個應用請求時，對于應用中的每個微服務，確定可以執行該微服務的所有候選執行節點；

響應時延計算：計算微服務在每個候選執行節點執行時的響應時延；

所述響應時延是微服務執行時間和微服務等待時間的加和；

所述微服務執行時間是該微服務執行所需CPU周期數量，除以給定無人機邊緣節點上該微服務所運行容器的計算頻率得到的；

所述微服務等待時間是3個部分的加和：第1部分是該微服務在給定無人機邊緣節點上該微服務所運行容器的執行隊列中的排隊時間，第2部分是該微服務在執行之前等待其所依賴的所有微服務執行完畢所需的等待時間，第3部分是該微服務依賴的所有微服務執行完畢后，將數據傳遞給無人機邊緣節點所需的時間；

貪心微服務調度：為每個微服務選擇響應時延最小的無人機邊緣節點作為其執行節點。