[发明专利]一种应用容器并基于微服务框架的边缘计算最优化布局方法

说明书

本发明公开了一种应用容器并基于微服务框架的边缘计算最优化布局方法，包括：接收用户应用请求和所控区域内各边缘服务器的状态信息；将所述各边缘服务器的状态信息和用户的状态信息代入优化模型，得到各边缘服务器当前的负载，比较得到当前负载最少的边缘服务器；选择负载最少的边缘服务器作为当前最优服务器，并在所述当前最优服务器上运行与所述用户应用请求对应的用户应用实例；当用户离开当前控制服务器服务范围至下一个控制服务器服务范围内，当前控制服务器将必要应用信息迁移至新控制服务器，在新的控制服务器所控区域内由步骤一开始执行；当应用结束，所述方法随之终止。本布局方法在低延时要求极高的移动边缘计算场景下也有良好的效果。

技术领域

本发明涉及一种应用容器并基于微服务框架的边缘计算最优化布局方法，属于计算机网络领域。

背景技术

即将到来的5G技术时代有很多智能应用不断涌现，诸如无人驾驶、虚拟现实/增强现实(VR/AR)等，应用对低延时的要求不断提高，相对的，当前的边缘计算作为一种解决方案仍有不足之处，特别是在移动边缘计算领域，让不断移动的用户始终处于低时延状态且保证QoS是一个热点问题。传统云计算难以满足，具体体现在以下几个方面。

首先是用户与服务器之间的通信。在无线通信中，通信质量和通信时延很大程度上取决于通信的距离，在实际中，当用户不断移动最终远离服务基站范围时，用户与网络的连接也随之中断。为避免此问题的出现，用户的应用服务迁移成为解决问题的关键。用户在当前连接的基站服务范围跨越至另一个基站服务范围时，之前的应用服务也会从之前的基站内服务器迁移至新服务器内，此过程对用户透明，但用户会明显感觉到网络的暂时中断。其次是用户应用服务的实例化过程，用户的应用程序开始运行时，首先会请求边缘服务器服务，服务器收到请求后即对应用进行部署。服务器首先会搭建相关运行环境和创建新的虚拟机(VM)来部署应用，在此之前，如若服务器处于休眠待机状态，部署操作会将其唤醒进入正常工作状态。之后，服务器将下载应用所需且此服务器上并未存在的运行环境文件，如容器运行必要的二进制文件、某功能服务的头文件等。在此过程结束后，应用程序副本将拷贝至虚拟机中进行正常工作直至服务结束。用户应用服务的实例化过程需要时间。

微服务将程序模块化，可以灵活地部署、更新各个模块，相对于臃肿的整体架构的程序，微服务可以将程序任务分散运行，尤其在移动应用中小规模的代码迁移部署比整体全部代码的部署要节省很多资源和时间，更加适用于移动边缘计算场景中。容器作为轻量化的虚拟机，仅需很少的库文件便可运行，相对于传统虚拟机，在同一个服务器中容器的并发性远大于传统虚拟机，快速的部署方式同样也适合在移动边缘计算场景中。

在现有的研究中少有将微服务与容器共用的案例，对于容器创建仅停留于直接使用；在边缘计算的研究中，仅将传统云转变为边缘云但任务的迁移仍是研究的热点，对于移动行的考虑多基于原始数据的预测，如何高效地部署应用服务仍具挑战性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对当前传统云计算难以满足低时延的应用，提出一种应用容器并基于微服务框架的边缘计算最优化布局方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提出一种应用容器并基于微服务框架的边缘计算最优化布局方法，具体包括以下步骤：

步骤一、接收信息：控制服务器接收用户应用请求，控制服务器收集所控区域内各边缘服务器的状态信息；

步骤二、评估对比：控制服务器将所述各边缘服务器的状态信息和用户的状态信息代入优化模型，得到各边缘服务器当前的负载，比较得到当前负载最少的边缘服务器；

步骤三、切换状态：选择负载最少的边缘服务器作为当前最优服务器，并在所述当前最优服务器上运行与所述用户应用请求对应的用户应用实例；

步骤四、控制服务器实时与服务范围内的用户通信，并周期性地执行步骤二；若所述得到的当前负载最少的边缘服务器不是当前服务器，则执行步骤三；