[发明专利]一种风险感知的边缘计算任务分配方法

说明书

本发明公开了一种风险感知的边缘计算任务分配方法，包括以下步骤：S1：对边缘计算任务分配问题进行建模并构建边缘计算任务分配系统；S2：构建风险感知的边缘计算任务分配策略，根据风险感知的边缘计算任务分配策略得到在中断风险下计算任务平均完成时间的最小值；S3：以中断风险下计算任务平均完成时间的最小值对应的任务分配方式进行计算任务的分配。本发明通过将任务分配至执行风险小的计算节点，减少任务中断发生的可能性，并最小化任务的平均完成时间，提高了系统的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及边缘计算技术领域，更具体地，涉及一种风险感知的边缘计算任务分配方法。

背景技术

边缘计算技术作为分布式计算技术得到了迅速的发展，各种边缘计算平台或框架也被推出。边缘计算平台被部署于网络边缘上的服务器上，承担资源管理，设备管理和任务执行等功能。在此基础上，一群部署在网络边缘上的服务器组成边缘云，为用户提供低延迟的边缘服务，以满足实时交互应用的需求。

任务分配是边缘云整体运行的关键环节，边缘云中的控制器基于任务分配策略为每个任务选择合适的计算节点。在边缘计算任务分配问题上，当前已有一些工作对用户移动性、边缘计算节点的异构性、网络带宽的动态变化性等挑战开展了研究，然而针对边缘计算节点动态性和不确定性问题的研究比较少见。不同于云计算集群调度的环境，边缘计算环境下的计算节点具有多样性，可以是边缘服务器，或云中心服务器，甚至是移动设备。这些节点处于不同的网络环境中，且部分边缘计算节点处于移动网络中，而移动网络并不如有线网络稳定，其网络中断可能性相对有线网络较大。此外，具有移动性的移动设备还可能因位置变化而不定时退出边缘云。不论是网络中断或边缘计算节点退出等情况，主节点与边缘计算节点的交互连接将断开，在边缘计算节点中未执行完毕的任务将被迫中断，调度器需要将任务重新分配至合适的边缘计算节点重新执行。尽管目前已有检查点等技术可以保存部分任务的运行状态并恢复执行，能减少任务重新执行的时间开销，但并不能减少任务中断的发生频率。

在边缘计算中任务分配问题上，现有的多数研究工作通常假设任务在执行过程中是不会出错或者中断的，并没有考虑边缘计算节点的动态性和不稳定性。

在现有技术中，公开号为CN110198339A的中国发明专利，于2019年9月3日公开了一种基于QoE感知的边缘计算任务调度方法。该专利提出得分方法周期性收集各设备资源状态信息和网络状态信息。在任务分配过程中，根据预测模型估计任务在不同设备的执行时间，并基于设备资源状态信息和网络状态信息，建立线性规划模型，并求解得到任务调度结果。该专利提出的方法考虑了设备的网络状态和资源状态，能实现各设备之间的负载均衡，提高任务的执行效率。但该方案并没有考虑任务分配过程的鲁棒性。在物联网场景中，边缘设备具有异构性，智能手机和移动电脑等都可以作为边缘设备。这些设备可能因位置变动而脱离原先所在的网络，导致已任务的任务发生中断，需要重新分配和执行。因此，为了提高任务分配的鲁棒性，减少任务中断情况的发生，研究边缘计算中具有风险感知的任务分配策略具有重要意义。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中边缘计算任务分配中没有考虑边缘计算节点的动态性和不稳定性，鲁棒性低的缺陷，提供一种风险感知的边缘计算任务分配方法。

本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种风险感知的边缘计算任务分配方法，包括以下步骤：

S1：对边缘计算任务分配问题进行建模并构建边缘计算任务分配系统；

S2：构建风险感知的边缘计算任务分配策略，根据风险感知的边缘计算任务分配策略得到在中断风险下计算任务平均完成时间的最小值；

S3：以中断风险下计算任务平均完成时间的最小值对应的任务分配方式进行计算任务的分配。

本方案中，所述对边缘计算任务分配问题建模包括：构建边缘云、定义边缘服务、定义任务分配决策，