[发明专利]基于两类密集型虚拟机的边缘计算资源分配方法

说明书

基于两类密集型虚拟机边缘计算资源分配方法，综合考虑了边缘服务器中IO密集型和CPU密集型虚拟机对资源分配的要求，将虚拟机状态、上传数据类型权重和系统加速比、任务完成时间等分别引入两类虚拟机资源分配计算算法中，动态生成IO密集型虚拟机优先级队列和CPU密集型虚拟机所需CPU核心数，可以实现边缘服务器资源的合理分配，从而有效降低了由于密集计算和高资源消耗等对成本和时延造成的影响。克服了传统启发式方法和代价函数等对优先级的设置人为因素影响较大而不利于边缘服务器进行资源分配的问题，最终提高了资源分配的效率。

技术领域

本发明属于边缘计算资源分配技术领域，具体涉及基于两类密集型虚拟机的边缘计算资源分配方法。

背景技术

在工业制造过程中，工序越来越复杂，采集的基础数据具有多源、异构性，同时由于工业软硬件平台具有较强的独立性和封闭性，使得部署在近制造装备端的边缘计算在数据解析和存储能力上面临极大挑战。因此，通过边缘端服务器资源的合理分配实现服务器资源的充分利用，进一步提高数据存储和计算的速度和效率显得十分重要。虚拟机优先级的计算是进行边缘端服务器资源分配至关重要的一环，虚拟机优先级设置是否合理直接影响边缘端服务器资源分配的准确性。

传统的边缘计算资源分配方法大多假定边缘计算服务器的计算能力和存储容量为无限制状态，已有的资源分配仅考虑计算资源，存储资源分配问题较少涉及，且优先级的设置通常采取代价函数或随机方法，受人为因素影响较大。实际上，优先级的计算与网络性能、数据特征、任务类型、计算能力及存储效率等密切相关，这增大了云端协同计算架构下边缘计算资源分配阈值确定的难度。同时，由于制造物理单元具有动态伸缩性，直接用传统的优先级设置方法难以准确地反映边缘服务器对资源的需求。上述缺点可能会导致边缘服务器运行过程中资源分配难以被及时调整，继而影响边缘计算的效率。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点，本发明提供了一种基于两类密集型虚拟机边缘计算资源分配方法，将IO密集型虚拟机和CPU密集型虚拟机分别进行处理，针对IO密集型虚拟机，结合二阶差分法等生成IO密集型虚拟机优先级队列；针对CPU密集型虚拟机，根据虚拟机对物理机性能的影响、任务完成时间等计算CPU密集型虚拟机的实时需求，并用于边缘计算资源分配，以提升边缘端服务器数据存储效率和计算速度，减少时延，节省成本。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

基于两类密集型虚拟机的边缘计算资源分配方法，具体步骤如下：

A.计算某个IO密集型虚拟机V_i在采样时刻t_i收到来自终端设备发送的数据τ_i,

其中，N表示向边缘端服务器发送数据的终端设备数，n表示某一终端设备上传数据类型的个数，α_jk为上传的数据类型对应的数据规模大小,ε表示采样和计算产生的误差；

B.对IO密集型虚拟机V_i收到的数据进行二阶差分，获得数据上传速率增量Δv：

假设IO密集型虚拟机V_i处理数据的平均速度为v_i,则需要时间t′_i将t_i时刻发送的数据全部存储到数据库中，即

再将IO密集型虚拟机V_i的处理时间t′_i分为三个部分t′_i,t′_i+1,t′_i+2，表示需要经过三个阶段才能将数据存储到数据库中，得到数据上传速率增量Δv，

Δv＝τ_i+2-2τ_i+1+τ_i