[发明专利]基于云边协同的低时延容器化任务部署方法及设备

说明书

本发明公开了一种基于云边协同的低时延容器化任务部署方法及设备，所述方法包括：建立云边协同场景下的容器化任务部署模型，表示出移动终端到边缘节点以及云数据中心的带宽以及容器镜像层部署代价，其中对容器化任务的响应时延进行形式化分析，具体包括任务传输时延、容器镜像部署时延以及任务执行时延，建立响应时延最小化的优化问题；将上述优化问题松弛为线性规划问题，使用基于随机取整技术设计的容器部署算法完成容器化任务的部署。本发明基于云边协同场景并行处理容器化任务，进而达到优化容器化任务响应时延的目的。

技术领域

本发明涉及分布式计算和任务调度领域，具体涉及一种低时延的容器化任务部署方法和设备。

背景技术

随着万物互联时代的到来，越来越多的终端设备接入网络以处理广泛产生的终端数据，然而算力与能耗受限的终端设备无法独立处理资源密集型的数据分析任务，这使得采用云边协同的任务部署架构成为解决终端设备资源瓶颈的主要方式。快速发展的开源数据处理框架、工具包和硬件生态系统使得数据分析应用堆栈具有高度复杂性。为了获得一致且可移植的应用运行环境，用户通常使用容器虚拟化技术将应用代码、数据处理框架以及各种依赖项封装于自包含的容器镜像中，因而容器虚拟化体系结构逐渐成为数据分析应用部署的主要方式。

传统的云边协同容器化任务部署方案依据资源容量或资源公平性调度策略，将容器化任务调度到满足资源约束的边缘或云数据中心服务器节点以实现调度目标。这种资源约束调度策略可确保任务的资源需求，但对于具有复杂镜像层依赖关系的容器化任务，存在以下两个问题：1)广域网带宽极其受限，不考虑镜像部署成本将导致边缘服务器节点在部署镜像时存在显著的拉取时延。2)即使在高速互联的云数据中心内部，由于容器镜像存在复杂的镜像层依赖关系，云数据中心服务器节点从镜像注册表中检索本地缺失的镜像层时存在串行解压过程，这极大受限于单核CPU频率进而导致显著的解压时延。

因此，亟需一种低时延的容器化任务部署方案。

发明内容

本发明实例目的在于提供一种低时延的容器化任务部署方法及设备，实现在云边协同环境下对具有复杂镜像层依赖关系的资源密集型容器化任务的响应时延进行优化，提高容器化任务的部署效率与执行性能。

为了实现上述发明目的，第一方面，本发明提供一种高效的容器化任务部署方法，所述方法包括：

基于容器化任务s分别在边缘服务器节点i^e和云数据中心节点i^c的传输时延、部署时延和执行时延，建立以最小化总时延为目标的云边协同容器化任务部署模型；

对所述云边协同容器化任务部署模型进行求解，得到任务部署方案。

于本发明的第一方面的一些实施例中，容器化任务s分别在边缘服务器节点i^e和云数据中心节点i^c的传输时延的计算方法如下：

基于边缘服务器节点i^e与所有终端设备的回程网络带宽以及容器化任务s的输入数据量大小D_s，计算出容器化任务s传输至边缘服务器节点i^e的传输时延

基于云数据中心服务器节点i^c与所有终端设备的回程网络带宽以及所述D_s计算出容器化任务s传输至云数据中心服务器节点i^c的传输时延

于本发明的第一方面的一些实施例中，容器化任务s分别在边缘服务器节点i^e和云数据中心节点i^c的部署时延的计算方法如下：

基于容器化任务s包含的容器镜像层集合I_s、边缘服务器节点i^e已缓存的镜像层集合以及镜像层j在边缘服务器节点i^e的部署时延计算出容器化任务s部署到边缘服务器节点i^e的部署时延