[發(fā)明專利]基于控域的云邊端分布式算力協(xié)同方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111341223.0
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN114327858A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉虹;彭曉暉;鄭守建;王一帆;張星洲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院計算技術(shù)研究所
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F11/30;G06F16/27;G06F16/23
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國

本發(fā)明提出一種基于控域的云邊端分布式算力協(xié)同方法，包括：當用戶將作業(yè)提交至該用戶所屬控域，由作業(yè)分配設(shè)備將該作業(yè)分配給作業(yè)執(zhí)行設(shè)備進行部署；由該作業(yè)執(zhí)行設(shè)備生成該作業(yè)的任務(wù)和該任務(wù)的運行實例，將該運行實例發(fā)布至該控域；由實例分配設(shè)備將該運行實例分配給實例執(zhí)行設(shè)備進行部署；實例執(zhí)行設(shè)備接受該作業(yè)對該運行實例的調(diào)用請求后，執(zhí)行該運行實例，將該運行實例的執(zhí)行結(jié)果返回給該作業(yè)執(zhí)行設(shè)備。還提出一種基于控域的云邊端分布式算力協(xié)同系統(tǒng)，以及一種數(shù)據(jù)處理裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于云計算技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于控域的云邊端分布式算力協(xié)同方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著霧計算、邊緣計算、物端計算等新計算場景不斷出現(xiàn)，智能應用日益增加，用戶側(cè)對算力的需求不斷提升，而用戶側(cè)算力主要為物端，且物端算力通常受限。傳統(tǒng)的解決方案是將計算任務(wù)完全卸載至云中心，但海量數(shù)據(jù)的遠距離傳輸加重了物端與通信線路的傳輸壓力，造成物端設(shè)備功耗上升與計算任務(wù)響應延遲增加等問題，嚴重影響用戶的體驗質(zhì)量。同時，現(xiàn)有解決方案僅能利用云端提供的算力資源，但邊端兩側(cè)也存在大量異構(gòu)算力，如運營商區(qū)域數(shù)據(jù)中心剩余算力，個人PC閑置GPU，以及智能手機閑置的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器等專用加速芯片，目前采用的云計算模式無法有效管理與利用邊端側(cè)算力資源。此外，云計算模式認為云側(cè)資源在整個計算系統(tǒng)中處于更高地位來管理邊端資源，但相較于云資源，邊端資源距離用戶更近，在邊端資源能充分滿足用戶應用程序需求的情況下，云資源并非必需，造成資源浪費。并且，邊端側(cè)網(wǎng)絡(luò)具有不穩(wěn)定性，若邊端資源與云中心鏈接中斷，容易導致整個計算系統(tǒng)的癱瘓。

例如在網(wǎng)絡(luò)在線抓逃場景中，該場景需對多地攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)進行實時分析，包括車牌識別、人臉識別、路線分析等分析任務(wù)。在傳統(tǒng)云計算模式中，攝像頭采集的數(shù)據(jù)需要全部上傳至云數(shù)據(jù)中心進行分析處理，這不僅對云數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生了較大的計算與存儲壓力，還對通信線路與攝像頭設(shè)備產(chǎn)生較大能耗、帶寬等資源的壓力。并且，隨著逃離人員的移動，重要數(shù)據(jù)產(chǎn)生的位置也會隨之改變，數(shù)據(jù)產(chǎn)生地與云數(shù)據(jù)中心越遠，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境愈復雜，傳輸速率與響應速度更難以保證，嚴重影響在線抓逃的效率與成功率。而云邊端天然具有地理分布、算力異構(gòu)的特性，因此急需一種有效的云邊端分布式算力協(xié)同機制來提升計算效率。

基于深度學習的目標檢測與識別、語音識別等人工智能類應用通常對算力具有較大的需求，隨著這類應用的大量普及，用戶側(cè)對算力的需求不斷提升，但現(xiàn)有物端設(shè)備通常無法滿足，云邊端算力形成的資源池卻未被有效利用。因此，云邊端算力資源需要一種有效的協(xié)同機制，來增強其協(xié)同計算能力，以此支撐用戶側(cè)各類應用不斷攀升的算力需求，同時提升邊端側(cè)設(shè)備的資源利用率。

《面向控域的體系結(jié)構(gòu):一種智能萬物互聯(lián)的體系結(jié)構(gòu)風格》(“計算機研究與發(fā)展”，2019；56(1):90-102.徐志偉，曾琛，朝魯，彭曉暉)提出了控域概念，具體來說，控域是用來劃分人機物三元世界并界定其子集范圍的概念，規(guī)范三元世界各端的控制權(quán)與范圍，用戶可根據(jù)自身需求選擇或構(gòu)建合適的控域來完成自己的計算。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于控域概念提出一種云邊端算力協(xié)同方法，包括對多端資源統(tǒng)一管理、調(diào)度與監(jiān)控等，為用戶側(cè)應用程序提供分布式算力支持，具體包括：當用戶將作業(yè)提交至該用戶所屬控域，由作業(yè)分配設(shè)備將該作業(yè)分配給作業(yè)執(zhí)行設(shè)備進行部署；由該作業(yè)執(zhí)行設(shè)備生成該作業(yè)的任務(wù)和該任務(wù)的運行實例，將該運行實例發(fā)布至該控域；由實例分配設(shè)備將該運行實例分配給實例執(zhí)行設(shè)備進行部署；實例執(zhí)行設(shè)備接受該作業(yè)對該運行實例的調(diào)用請求后，執(zhí)行該運行實例，將該運行實例的執(zhí)行結(jié)果返回給該作業(yè)執(zhí)行設(shè)備以執(zhí)行該作業(yè)。