[发明专利]天基云雾计算架构下的资源调度系统、方法和存储介质

说明书

本发明提供一种天基云雾计算架构下的资源调度系统、方法和可读存储介质，所述调度系统包括：调度器、网络拓扑数据库、硬件信息数据库、亲和规则数据库。所述调度系统的调度对象是以容器形式部署的天基服务。所述调度系统的作用节点包括天基边缘云和雾卫星集群中的异构资源节点。本发明为所述调度系统的物理位置设计了三种部署方案并选择了其中一种。本发明能够实现对天基云异构资源和雾异构资源的统一调度，这种调度可以利用历史调度数据，具有对动态网络的适应性，能够满足各种天基应用的部署需求。

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调度系统、方法和存储介质。

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(见图1)，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：用户终端，用于向天基边缘云提出服务请求，并用于向天基边缘云和/或雾卫星集群传输需要计算处理的数据信息；天基边缘云，通过一调度模块获取资源条件并根据资源条件执行调度算法，以进行服务节点部署，且当服务节点部署在天基边缘云上时，执行对数据信息计算处理；雾卫星集群，用于采集数据信息，且当服务节点部署在雾卫星集群时，执行对数据信息计算处理；该计算系统能够实现对数据信息的边缘计算。

天基计算资源的特殊性表现在：(1)异构性：卫星上的计算资源包括CPU、FPGA、GPU、内存等；(2)分散性：卫星计算资源分散在空间的各个位置；(3)动态性：卫星处于运动状态，空间信息网络的拓扑具有时变性。

设计适应天基云雾计算应用背景的调度算法，保证调度的高效和高可靠性，是值得研究的重点和难点。集中式云雾资源统一分配的调度系统需要实现的主要目标包括：高效利用异构资源、满足天基时延敏感和大数据应用的需求、适应动态网络连接、保证服务流的可靠性、实现系统的负载均衡等。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种天基云雾计算架构下的资源调度系统、方法和存储介质。

为了实现上述目的，本发明第一方面提出了一种天基云雾计算架构下的资源调度系统，所述调度系统包括：调度器、网络拓扑数据库、硬件信息数据库及亲和规则数据库；

调度器，用于负责各个应用对应的计算资源的调度；