边缘资源分配的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种边缘资源分配的方法及装置。其方法包括：获取边缘服务器网络模型中边缘服务器当前计算任务的状态；若所述计算任务的状态是有任务到达，则基于所述边缘服务器中容器的状态以及所述边缘服务器的剩余容量，确定所述计算任务的资源分配；若所述计算任务的状态是有任务完成，则监测所述计算任务对应的容器的状态，确定所述容器在预设时间内不被使用时，销毁所述容器；其中，所述边缘服务器网络模型包括：多个边缘服务器，且每个边缘服务器由多个容器构成，每个容器处理一个所述计算任务。本发明专利技术通过边缘服务器网络模型，实现对边缘服务器中容器运行状态的监控，优化边缘服务器网络的计算资源分配策略，提高边缘服务器资源的利用率。源的利用率。源的利用率。

【技术实现步骤摘要】
边缘资源分配的方法及装置


[0001]本专利技术涉及移动边缘计算应用
，具体涉及一种边缘资源分配的方法及装置。

技术介绍

[0002]移动通信网络不断发展，从2G到如今的4G乃至5G，网络速度不断提升，满足用户对高性能、高反应速度网络服务的要求。随着这种发展的演进，虚拟现实、增强现实、人脸识别等一系列具有计算密集、时延敏感特性的应用大量涌现，提高人们的生活质量。然而终端设备在计算能力与电池能耗上存在一定的局限性，使得其难以在本地有效地完成这些服务。然而，云计算虽然能快速解决计算任务，但其中较长的传输链路会导致较长的传输时延以及较大的能量消耗，依然无法满足服务的需求。因此引入边缘计算技术，通过在靠近设备的一端部署一定数量的边缘服务器，将云端的计算、存储能力下降到边缘侧，从而缩短传输链路的长度。
[0003]现如今，虚拟运营商通过网络功能虚拟化(Network Functions Virtualization，NFV)和软件定义网络(Software Defined Network，SDN)技术，为物联网用户提供动态的、易扩展的边缘虚拟化计算资源，它通过将各种计算、存储等资源进行虚拟化，提高网络资源的利用率，使得用户能够根据自己的需求使用可动态伸缩的资源。边缘网络中设备种类、数量繁杂，虚拟化后的计算资源具有很强的动态适应性，所以需要对其进行合理的分配与调度。边缘服务器在长时间的工作运行下有可能会出现故障，为保证网络能够平稳地进行，需要对故障的边缘服务器内的计算任务进行迁移，也就是说对该计算任务再次进行资源分配。此外，虚拟运营商通过租用多个边缘服务器为用户提供服务，而不同边缘服务器之间的状态、系统存在差异，所以在其收益分配上存在一定的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种边缘资源分配的方法及装置。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种边缘资源分配的方法，其特征在于，包括：
[0006]获取边缘服务器网络模型中边缘服务器当前计算任务的状态；
[0007]若所述计算任务的状态是有任务到达，则基于所述边缘服务器中容器的状态以及所述边缘服务器的剩余容量，确定所述计算任务的资源分配；
[0008]若所述计算任务的状态是有任务完成，则监测所述计算任务对应的容器的状态，确定所述容器在预设时间内不被使用时，销毁所述容器；
[0009]其中，所述边缘服务器网络模型包括：多个边缘服务器，且每个边缘服务器由多个容器构成，每个容器处理一个所述计算任务。
[0010]根据本专利技术提供一种边缘资源分配的方法，所述若所述计算任务的状态是有任务到达，则基于空闲容器的状态以及所述边缘服务器的剩余容量，确定所述计算任务的资源分配，包括：
[0011]确定当前所述计算任务的状态是有任务到达后，获取所述边缘服务器中的容器的空闲状态以及所述边缘服务器的剩余容量；
[0012]若存在处于空闲状态的容器，且所述容器对应的服务类型相同且容量合适，则将所述容器分配给所述计算任务；
[0013]或，
[0014]若存在处于空闲状态的容器，但所述容器对应的服务类型不同或者容量不合适，且所述边缘服务器内剩余容量不足，则销毁部分处于空闲状态的容器后新建满足服务类型相同且容量合适的容器，分配给所述计算任务；
[0015]或，
[0016]若不存在处于空闲状态的容器，且所述边缘服务器的剩余容量大于等于所述计算任务的大小，则新建满足服务类型相同且容量合适的容器，分配给所述计算任务；
[0017]或，
[0018]若不存在处于空闲状态的容器，且所述边缘服务器的剩余容量小于所述计算任务的大小，则将所述计算任务放入等待队列的队首；
[0019]其中，所述计算任务在所述边缘服务器中存在两种状态：在容器内处理，在等待队列中等待处理。
[0020]根据本专利技术提供一种边缘资源分配的方法，还包括：
[0021]接收所述边缘服务器网络模型中所述SDN控制器定时发送的任务执行情况请求；
[0022]在预设时间段内，根据所述边缘服务器反馈的计算任务执行情况，确定边缘服务器的故障情况；
[0023]若所述边缘服务器存在故障，根据边缘服务器网络模型中每个边缘服务器的优先度值，确定所述计算任务的迁移目标；
[0024]以网络时延和服务消耗最小化为目标，基于迁移目标的容器内当前计算任务的状态以及迁移目标当前状态，确定所述计算任务的资源分配。
[0025]根据本专利技术提供一种边缘资源分配的方法，所述若所述边缘服务器存在故障，根据边缘服务器网络模型中每个边缘服务器的优先度值，确定所述计算任务的迁移目标，包括：
[0026]发送任务迁移请求给边缘服务器网络模型中所述SDN控制器；
[0027]基于边缘服务器网络模型中每个边缘服务器的状态，确定每个所述边缘服务器的优先度值；
[0028]选取优先度最高的边缘服务器作为迁移目标；
[0029]其中，每个边缘服务器的状态包括：待选边缘服务器的剩余计算容量，待选边缘服务器是否存在故障，待选边缘服务器容器内以及等待队列中所有计算任务的计算需求量的和，以及故障边缘服务器与待选边缘服务器之间的距离。
[0030]根据本专利技术提供一种边缘资源分配的方法，所述基于网络时延和服务消耗最小化的目标，根据迁移目标的容器内当前计算任务的状态以及迁移目标当前状态，确定所述计算任务的资源分配，包括：
[0031]以网络时延和服务消耗最小化为目标，基于A3C算法，确定所述迁移目标的奖励函数；
[0032]在当前时隙t中，确定所述迁移目标的容器内当前计算任务的状态；
[0033]基于所述当前计算任务的状态，确定被迁移的所述计算任务的动作，且所述动作使得奖励函数值最小；
[0034]其中，被迁移的所述计算任务的动作包括：新建容器，维持容器和销毁容器。
[0035]根据本专利技术提供一种边缘资源分配的方法，所述以网络时延和服务消耗最小化为目标，基于A3C算法，确定所述迁移目标的奖励函数，包括：
[0036]所述以网络时延和服务消耗最小化为目标的目标函数为：
[0037][0038]其中，I表示在迁移目标上计算任务的集合，t
i,com
、t
i,lin
和t
i,req
分别表示计算任务i在边缘服务器的计算时延，排队时延和预计处理时间，e
i,com
、e
i,tran
和e
i,con
分别表示计算任务i的计算消耗，传输消耗和配置消耗，β和γ为时延与消耗的权重；
[0039]所述迁移目标的奖励函数为：
[0040]r
t
＝β(n
com,t
+n
lin,t
)t
slot
+γ(e
com,t
+e
tran,t
+e...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种边缘资源分配的方法，其特征在于，包括：获取边缘服务器网络模型中边缘服务器当前计算任务的状态；若所述计算任务的状态是有任务到达，则基于所述边缘服务器中容器的状态以及所述边缘服务器的剩余容量，确定所述计算任务的资源分配；若所述计算任务的状态是有任务完成，则监测所述计算任务对应的容器的状态，确定所述容器在预设时间内不被使用时，销毁所述容器；其中，所述边缘服务器网络模型包括：多个边缘服务器，且每个边缘服务器由多个容器构成，每个容器处理一个所述计算任务。2.根据权利要求1所述的边缘资源分配的方法，其特征在于，所述若所述计算任务的状态是有任务到达，则基于空闲容器的状态以及所述边缘服务器的剩余容量，确定所述计算任务的资源分配，包括：确定当前所述计算任务的状态是有任务到达后，获取所述边缘服务器中的容器的空闲状态以及所述边缘服务器的剩余容量；若存在处于空闲状态的容器，且所述容器对应的服务类型相同且容量合适，则将所述容器分配给所述计算任务；或，若存在处于空闲状态的容器，但所述容器对应的服务类型不同或者容量不合适，且所述边缘服务器内剩余容量不足，则销毁部分处于空闲状态的容器后新建满足服务类型相同且容量合适的容器，分配给所述计算任务；或，若不存在处于空闲状态的容器，且所述边缘服务器的剩余容量大于等于所述计算任务的大小，则新建满足服务类型相同且容量合适的容器，分配给所述计算任务；或，若不存在处于空闲状态的容器，且所述边缘服务器的剩余容量小于所述计算任务的大小，则将所述计算任务放入等待队列的队首；其中，所述计算任务在所述边缘服务器中存在两种状态：在容器内处理，在等待队列中等待处理。3.根据权利要求1所述的边缘资源分配的方法，其特征在于，所述方法，还包括：接收所述边缘服务器网络模型中所述SDN控制器定时发送的任务执行情况请求；在预设时间段内，根据所述边缘服务器反馈的计算任务执行情况，确定边缘服务器的故障情况；若所述边缘服务器存在故障，根据边缘服务器网络模型中每个边缘服务器的优先度值，确定所述计算任务的迁移目标；以计算时延和服务消耗最小化为目标，基于迁移目标的容器内当前计算任务的状态以及迁移目标当前状态，确定所述计算任务的资源分配。4.根据权利要求3所述的边缘资源分配的方法，其特征在于，所述若所述边缘服务器存在故障，根据边缘服务器网络模型中每个边缘服务器的优先度值，确定所述计算任务的迁移目标，包括：发送任务迁移请求给边缘服务器网络模型中所述SDN控制器；
基于边缘服务器网络模型中每个边缘服务器的状态，确定每个所述边缘服务器的优先度值；选取优先度最高的边缘服务器作为迁移目标；其中，每个边缘服务器的状态包括：待选边缘服务器的剩余计算容量，待选边缘服务器是否存在故障，待选边缘服务器容器内以及等待队列中所有计算任务的计算需求量的和，以及故障边缘服务器与待选边缘服务器之间的距离。5.根据权利要求3所述的边缘资源分配的方法，其特征在于，所述基于计算时延和服务消耗最小化的目标，根据迁移目标的容器内当前计算任务的状态以及迁移目标当前状态，确定所述计算任务的资源分配，包括：以网络时延和服务消耗最小化为目标，基于A3C算法，确定所述迁移目标的奖励函数；在当前时隙t中，确定所述迁移目标的容器内当前计算任务的状态；基于所述当前计算任...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晨光，孟慧平，蔡沛霖，梅林，李永杰，蔺鹏，朱凯，郭少勇，
申请(专利权)人：北京万可信息技术有限公司国家电网有限公司北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：