[发明专利]天基云雾计算架构下的资源配置方法、系统和存储介质

说明书

本发明提供一种天基云雾计算架构下的资源配置方法、系统和存储介质。所述方法包括：根据需求进行基本资源配置，并生成基本资源配置结果信息；根据需求进行动态资源配置，并生成动态资源配置结果信息；待动态资源配置满足要求时，根据上述基本资源和动态资源的配置结果信息设计相对应的卫星星座轨道。本发明通过合理配置计算资源和存储资源，能够满足5G网络的需求，达到全球无缝覆盖，并使各个资源节点之间互不干扰，降低了资源配置成本，在有限资源配置的前提下实现资源利用率的最大化。同时，本发明还通过引入边缘计算，使卫星具有在轨计算能力，缩短了传播时延，并将传播时延达到毫秒级，从而确保数据能够得以实时计算处理。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种天基云雾计算架构下的资源配置方法、系统和存储介质。

背景技术

云计算是一种基于虚拟化技术的计算存储资源共享模型，是当今网络中的一种主流计算架构。它通过将用户端复杂的计算卸载到云(即数据中心)中处理，再将结果从云端发送给用户，解决了用户终端设备存储和计算资源受限的问题。然而，近年来物联网和移动应用的快速发展导致了海量数据的产生，这些数据在用户和云之间的通信一方面给网络带宽带来了沉重的负担，另一方面给用户带来了难以忍受的传输延迟和服务质量下降。此外，云计算也缺少对移动性和地理分布的支持。

为了应对上述挑战，思科在2014年发布了雾计算的概念。和由性能强大的资源集中式数据中心支撑的云计算不同，雾计算由性能较弱、分散、异构的各种计算资源组成。它的位置更接近网络边缘，介于云计算和个人计算之间。雾计算是新一代分布式计算，符合互联网的“去中心化”特征，它可以支持和促进不适合云的应用程序：(1)时延敏感型应用(如在线游戏和视频会议)；(2)和地理分布紧密相关的应用(如传感器网络)；(3)快速移动应用(如智能车联网)；(4)大规模分布式控制应用(如智能交通控制)。自从思科提出了雾计算的概念，已经有ARM、戴尔、英特尔、微软等几大科技公司以及普林斯顿大学加入了这个概念阵营，并成立了非盈利性组织开放雾联盟，旨在推广和加快雾计算的普及，促进物联网发展。

值得注意的是，雾计算的出现不是为了替代云计算，而是为了补充云计算，以减轻带宽负担和减少传输延迟。雾节点一边可以连接到用户终端，为其提供计算服务；一边可以连接到云，以便利用云的丰富功能和应用工具。这种云雾协作的两层计算架构被称云雾计算，它融合了两者的优点。目前，基于云雾计算架构的实际应用部署已成为人们进行学术研究的重要课题。

在天基计算架构研究中，为了解决时延敏感和大数据化的空间应用与星地带宽有限之间的矛盾，在软件定义卫星、虚拟化和空间网络等技术的支持下，已有一种天基云雾计算系统被提出。系统中主要包括：空间边缘节点、空间边缘云和地面远端云。

空间边缘节点可分为用户节点(卫星或飞机)和雾卫星节点。用户节点不承担或只承担相当少的计算功能，主要把业务卸载到边缘云或远端云上完成。雾卫星节点则具有一定的计算、存储能力，它既可以作为用户把自己的计算任务卸载到边缘云或远端云上请求协助完成，又可以作为计算资源接受云端发来的任务并独立地或通过与其他雾卫星节点组建快速服务集群执行任务。雾卫星节点使用通用虚拟化平台，可根据需求搭载不同类型的服务。

空间边缘云，是天基信息港基础设施，承担天基边缘数据中心的功能。和雾卫星相比，天基边缘云融合了CPU、GPU、FPGA等异构资源，具有更强大的计算和存储能力。在虚拟化技术的支撑下，它不仅可以完成从用户节点卸载上来的各种应用，还可以完成数据融合、任务分析、智能分发、构建雾卫星节点快速服务集群等功能。

地面远端云，是地基信息港基础设施，承担大规模云计算中心功能。和天基边缘云相比，地面云具有更多计算存储资源和更强的计算能力。