[发明专利]一种分布式边缘计算系统及分布式边缘计算方法

权利要求书

1.一种分布式边缘计算系统，包括外设接口、网络模块、供电模块、并行计算单元、至少一个主节点和至少一个计算节点，其特征在于，

所述的外设接口与并行计算单元相连，组成操作系统模块；

所述的供电模块分别与并行计算单元、网络模块相连，负责提供电源；

主节点和计算节点分布在并行计算单元上，并且在同一个局域网内，所有的主节点模块分布在至少一个并行计算单元上，所有的计算节点模块分布在至少一个并行计算单元上；

所述的网络模块通过局域网将所有的并行计算单元连接；

所述主节点包括：

资源管理模块，用于收集分布式边缘计算中计算节点管理模块上传的节点状态信息；

任务管理模块，用于下发分析任务到计算节点；

数据预处理模块，用于预处理和切分执行任务数据；

结果汇聚模块，用于收集各个运算模块的分析结果，并根据序号整理结果集；

输出模块，用于将分析结果集输出到应用层；

所述计算节点包括：

节点管理模块，用于收集所在计算节点状态信息、接收运算任务、启动运算模块并将具体运算参数传递到运算模块；

运算模块，用于具体执行分析算法。

2.根据权利要求1所述的分布式边缘计算系统，所述节点状态信息包括节点内存状态、CPU状态、GPU状态、正在运行任务信息；子节点各自获取其内存状态、CPU状态、GPU状态，并利用通信协议将该信息传递至主节点。

3.根据权利要求1所述的分布式边缘计算系统，所述任务管理模块下发分析任务是可采用推测执行调度、公平调度、容量调度和比例数据分配的调度机制。

4.根据权利要求3所述的分布式边缘计算系统，所述推测执行调度策略即是当一个任务的运行时间低于平均值时，主节点将启动新任务来重新运行这个慢任务，同时原任务和新任务两者之间先运行完的一方把慢的一方给关掉。

5.根据权利要求3所述的分布式边缘计算系统，所述公平调度策略即是把资源平均分配到每个用户。

6.根据权利要求3所述的分布式边缘计算系统，所述容量调度策略即是以队列为最小单位，当某一队列资源有剩余时，可分享给另一个队列使用，用完后归还。

7.根据权利要求3所述的分布式边缘计算系统，所述比例数据分配策略即是先预先统计每个节点运行该任务所花费的时间，将其置换成相对处理速率，根据节点计算速率进行重新组合划分的相同尺寸数据块，让每个节点执行的任务与其处理速率成正比。

8.根据权利要求1所述的分布式边缘计算系统，数据预处理模块处理数据时把输入的任务切分为多个独立的任务块，然后由主节点将这些任务块分发给计算节点以完全并行的方式处理它们。

9.根据权利要求1所述的分布式边缘计算系统，运算模块执行分析算法时根据不同的应用场景采用对应的算法，即每个计算节点可单独运行一个任务，当任务计算量超过一个计算节点的计算力时，则采用并行分布式计算方法，调动多个计算节点的计算能力，共同完成一个任务。

10.根据权利要求1所述的一种分布式边缘计算系统，其特征在于：所述的操作系统模块的数量大于等于二，其数量取决于装置上运行的操作系统的数量，且多个操作系统模块之间采用并联的结构连接。

11.根据权利要求1所述的一种分布式边缘计算系统，其特征在于：所述的并行计算单元为基于CPU和GPU相结合且带有内存的并行计算机。

12.根据权利要求1所述的一种分布式边缘计算系统，其特征在于：所述的网络模块为带有RJ45的有线网卡模块或无线网卡模块中的任意一个或两个；该网络模块可以直接与物联网设备相连接，通过网络进行通讯。

13.应用于上述任一项权利要求所述的分布式边缘计算系统的分布式边缘计算方法，包括：

步骤一、收集计算节点状态信息分配计算资源；

步骤二、将待分析数据根据计算资源预处理和切分；

步骤三、启动任务管理模块，将分析任务分派至各计算节点的节点管理模块，各计算节点的节点管理模块启动运算模块执行运算；

步骤四、运算完成后，将分析结果传回至主节点进行结果汇聚并整理结果，整理后的分析结果集输出到使用方。