[發(fā)明專利]一種面向云邊聚合計算的多決策計算任務(wù)優(yōu)化卸載方法

在審

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• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN115048200A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐小龍;姚銳
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 南京禹為知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 朱寶慶

本發(fā)明公開了一種面向云邊聚合計算的多決策計算任務(wù)優(yōu)化卸載方法，包括：獲取環(huán)境參數(shù)、任務(wù)參數(shù)以及本地服務(wù)器與云服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬信息；基于任務(wù)參數(shù)，為每個任務(wù)設(shè)置相應(yīng)的層級；并將任務(wù)分配給應(yīng)用程序，應(yīng)用程序開始任務(wù)執(zhí)行，判斷應(yīng)用程序的終止任務(wù)是否完成，并獲取最優(yōu)解。本發(fā)明將云服務(wù)器、邊緣服務(wù)器與本地服務(wù)器中的資源整合，構(gòu)建云邊聚合計算框架模型，并針對細粒度式應(yīng)用程序中各任務(wù)間存在的網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系，對細粒度式應(yīng)用程序的卸載過程建模，將任務(wù)劃分層級，并對不同服務(wù)器上的計算任務(wù)合理分配計算資源，實現(xiàn)最小化應(yīng)用程序的計算時間，提高系統(tǒng)吞吐量，使得系統(tǒng)的能量消耗與應(yīng)用程序的計算時間達到平衡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及邊緣計算技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向云邊聚合計算的多決策 計算任務(wù)優(yōu)化卸載方法。

背景技術(shù)

隨著新興應(yīng)用(如虛擬現(xiàn)實游戲、無人駕駛、智慧城市、實時電網(wǎng)管理等) 的發(fā)展，產(chǎn)生了越來越多的時延敏感型和計算密集型任務(wù)。云計算這種通過整 合大量計算資源到云數(shù)據(jù)中心的傳統(tǒng)計算模式面臨網(wǎng)絡(luò)延遲速率高、帶寬負載 大等挑戰(zhàn)，已經(jīng)不能滿足人們現(xiàn)有的需求。思科公司預(yù)計，未來的移動流量將 隨著智能設(shè)備數(shù)量呈指數(shù)級增長。此外，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迭代升級，運營商 向通過手機等智能設(shè)備向用戶提供了各種各樣的應(yīng)用，為了向用戶提供更好地 使用體驗，需要對在用戶終端產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)提供更加強大的計算支撐與數(shù)據(jù) 處理服務(wù)。據(jù)統(tǒng)計，毫秒級的時延都會對用戶體驗造成極大的影響，受限于用 戶終端設(shè)備的數(shù)量、計算能力、電池壽命等因素的影響，這些大量的時延敏感 型和計算密集型任務(wù)無疑給傳統(tǒng)的計算模式帶來極大的挑戰(zhàn)，因此我們需要尋 找一種更加有效、可靠的計算模型。隨著5G技術(shù)的發(fā)展，我們可以賦予小型 蜂窩基站、微型云等邊緣設(shè)備更多的資源，通過下沉計算節(jié)點到網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)來 降低云數(shù)據(jù)中心的壓力，同時使用任務(wù)卸載技術(shù)降低應(yīng)用的計算時間。與云計 算模型相比，雖然邊緣計算極大地降低了數(shù)據(jù)的傳輸時延，但是在處理一些數(shù) 據(jù)量較大的計算密集型任務(wù)時，云計算仍具有更大的優(yōu)勢。為了充分發(fā)揮云計 算與邊緣計算各自的資源與地理優(yōu)勢，本發(fā)明選擇采用云邊聚合計算模型，通過整合云端與邊緣側(cè)的資源，向用戶提供穩(wěn)定可靠的服務(wù)。

目前在云邊聚合計算領(lǐng)域的任務(wù)卸載技術(shù)主要存在以下問題：

(1)在用戶端每時每刻都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，然而其中有很多都是任務(wù)日志 等非關(guān)鍵信息，如何從中篩選出真正需要進行處理的任務(wù)是一個十分具有挑戰(zhàn) 性的難題。

(2)對于已確定需要進行處理的任務(wù)而言，有本地、邊緣、云等眾多服務(wù)器 可進行選擇，當(dāng)任務(wù)在邊緣服務(wù)器或云服務(wù)器中處理時，可能會產(chǎn)生額外的傳 輸時間，同時給網(wǎng)絡(luò)帶寬帶來更大的壓力，因此我們需要為每個任務(wù)選取合適 的計算節(jié)點以最小化它們的完成時間或者降低系統(tǒng)的運行能耗。

(3)對于單個服務(wù)器而言，若其有多個計算任務(wù)待處理，如何確定這些計算 任務(wù)的運行順序以減少其它任務(wù)的等待時間，或者最大化地提高自身吞吐率也 是一個十分熱門的研究方向；

(4)云計算與邊緣計算系統(tǒng)中的資源相較于任務(wù)數(shù)而言也是十分有限的，對 于每個任務(wù)而言，如何確定分配給它的最佳計算資源，才能減輕系統(tǒng)的負載或 者提高資源的利用率也需要進行合理的考慮。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較 佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或 省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略 不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：應(yīng)用程序的計算時間長、系統(tǒng)內(nèi)服務(wù)器 的吞吐量低，系統(tǒng)的能量消耗與應(yīng)用程序的計算時間不平衡的問題。