[发明专利]多接入虚拟边缘计算中基于双边匹配的虚拟机布设方法

说明书

本发明公开了一种多接入虚拟边缘计算中基于双边匹配的虚拟机布设方法，面向边缘用户设备的任务卸载，具体是考虑到多接入边缘计算数据中心强大的计算能力，边缘用户设备通过把任务部分卸载到虚拟边缘计算数据中心执行任务计算，在虚拟化数据中心内，采用双边匹配的虚拟机布设方法，不仅可以提高物理资源利用率，降低物理机能耗，节约运营成本，而且可以降低时延，提升用户服务体验。本发明提供的双边匹配虚拟机布设方法，低时延且物理资源利用率高，尤其适用于边缘用户设备。

技术领域

本发明涉及一种虚拟机布设方法，特别是一种多接入虚拟边缘计算中基于双边匹配的虚拟机布设方法。

背景技术

随着5G时代的到来以及智能用户设备的普及，呈现出越来越多的新兴业务与移动应用，如扩展现实(XR)，自动驾驶，全息通信、无线医疗、网联机器人、智慧工厂等，这些新兴业务及移动应用属于计算密集型和时延敏感型业务，往往需要更大的带宽、更高的速度、更低的延迟，同时也需要更加安全可靠的连接，灵活、可移动也是最基本的通信需求。

通过将算力下沉至网络边缘，多接入边缘计算(Multi-Access Edge Computing)具有低时延、高带宽、邻近性、实时感知、增强隐私和安全可靠等特性，满足5G背景下部署密度超高的边缘设备等新兴业务的需求。由于多接入边缘计算强大的计算能力，越来越多的边缘用户设备将计算密集型的任务卸载到多接入边缘计算数据中心以执行云计算，获得更低时延、更加良好的服务体验。

多接入边缘计算运行于网络边缘，专用硬件设备在可扩展方面受到限制，并且不容易支持新服务的快速启动，网络功能虚拟化(Network Functions Virtualization)可以为边缘设备提供计算、存储和网络资源，并且可以为边缘设备提供持续的存储和时间相关的信息。通过构建多接入虚拟边缘计算，运用网络功能虚拟化技术，将网络功能与专有硬件分离，对网络功能进行软件化，使其可以在标准化硬件上运行，即虚拟化网络功能(VirtualizedNetwork Function)。虚拟化网络功能部署在网络功能虚拟化基础架构上，有助于加快服务供应和创新，单个虚拟化网络服务有一个或多个内部组件，因此它可以部署在一个或多个虚拟机(Virtual Machine)上，每个虚拟机都承载一个虚拟化网络服务的一个组件。虚拟机是创建在另一个称为“主机”(即物理机(Physical Machine))的计算环境中的，即虚拟机是布设在物理机上的。虚拟机布设问题是边缘计算中资源分配和管理的重要组成。虚拟机合理有效地布设不仅可以降低运营成本，节约能耗，而且可以提高带宽利用率，降低平均响应时间，保证用户服务质量。本发明提出的多接入虚拟边缘计算中基于双边匹配的虚拟机布设方法就是优化时延和能耗的问题。

在现有的研究中，虚拟机布设方案主要有以下两种优化角度：

(1)从云提供商角度，虚拟机布设策略可分为两大类，降低成本和保证虚拟机性能。降低成本可以从四个方向优化，①功率消耗，从物理机的角度考虑优化，降低物理机功率消耗，进而降低成本。②能量消耗，数以万计的虚拟机被分配到物理机上，以提供具有服务质量保证的数据密集型服务，并在此过程中需要大量能源消耗，降低能量消耗，提高能量效率，进而降低成本。③流量消耗，虚拟资源布设算法中涉及到流量问题，减少流量消耗，进而降低成本。④物理机的数量。在一台物理机可布设多台虚拟机，活动的物理机在不布设虚拟机的状态下，同样消耗功率，减少活动的物理机的数量，降低功率消耗，进而降低成本。