[发明专利]一种面向边云协同计算环境中节能的服务供应方法

权利要求书

1.一种面向边云协同计算环境中节能的服务供应方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、收集并统计边云协同系统中所部署服务的平均所需输入数据量大小以及各边缘服务器与它们所服务用户的平均数据传输速度，计算出边缘服务器到用户端的数据传输时间矩阵

S2、根据边云协同系统中部署的各服务平均输入数据大小以及各边缘服务器之间的平均数据传输带宽，计算出边缘服务器之间的数据传输延迟矩阵

S3、根据边云协同系统中处理每个服务对应的请求所需要的资源数，以及各边缘服务器对边云协同系统中各个服务的处理能力，计算出在单位时间内各边缘服务器所能够处理的各任务的数量矩阵γ；其中边缘服务器对所有任务的处理能力总和要满足资源上限约束；

S4、获取边云协同系统中各边缘服务器在单位时间内分配单位资源所需要消耗的资源η,各服务所需要消耗的资源负载w，以及各服务器为各服务分配的资源数矩阵μ，使用以下公式对整个边云协同系统的能耗进行建模：

其中，能耗E(μ)满足给定上限约束；

S5、获取关于各服务的请求到达各个边缘服务器的到达率，根据每个服务请求经由接入边缘服务器路由到执行边缘服务器的概率张量θ，计算出对每个边缘服务器实际处理的平均请求到达率；结合单位时间内边缘服务器k对关于服务i请求的处理数量γ_k,i，根据M/M/1排队模型中的里特尔规则，计算出边云协同系统对每个请求的处理时延进而获取边云协同系统中任意服务请求所需要的处理时间

S6、根据边云协同系统中部署的各服务平均输出数据大小以及各边缘服务器与云端的数据传输速率，计算出边缘服务器将处理后的数据上传到云端所消耗的时间矩阵进而得到一次服务请求的总时长

S7、根据各服务请求对边缘服务器的请求到达率矩阵Λ，以及各服务请求在边缘服务器之间的路由概率张量θ，计算出各服务请求的一个闭环处理在整个边缘服务器集群系统中所占的比重Pr，由此加权计算出整个边缘服务器集群系统的平均时长

S8、使用损失函数l_i(μ)＝max(μ_*,i)-min(μ_*,i)衡量服务s_i的可靠性损失，该损失满足给定上限约束；

S9、对由目标函数及能耗约束、可靠性约束构成的最优化问题进行最小化求解，求得矩阵μ和张量θ，从而得到每台边缘服务器针对每个服务所提供的处理能力，以及一个服务请求经由一台边缘服务器路由到另一台边缘服务器的概率；

S10、根据求得的矩阵μ和张量θ，进行对每个边缘服务器针对每一种服务提供处理能力的资源分配，以及设置每种服务请求路由到其他边缘服务器的概率参数。

2.根据权利要求1所述的面向边云协同计算环境中节能的服务供应方法，其特征在于：步骤S1中，矩阵的每行对应一个服务，每列对应一台边缘服务器，每个元素由服务平均输入数据大小d^I与边缘服务器和使用该服务的客户端间的数据传输速率v相除得到。

3.根据权利要求1所述的面向边云协同计算环境中节能的服务供应方法，其特征在于：步骤S5和S6中，张量和T为3D张量，形状均为M*N*N，其中M为服务数，N为边缘服务器数；张量中的每个元素为边云协同系统中任意服务请求所需要的处理时间，T’_i,j,k为IoT设备发起的一个服务请求发出到数据上传到云端的总时间。

4.根据权利要求1所述的面向边云协同计算环境中节能的服务供应方法，其特征在于：步骤S3中，矩阵γ的每行对应一个边缘服务器，每列对应一个服务，其中第k行第i列元素γ_k，i为边缘服务器h_k对服务s_i的处理能力，代表单位时间内边缘服务器h_k处理关于服务s_i请求的数量，其数值由边缘服务器h_k分配给服务s_i的资源μ_k，i除以每个服务所需的资源数w_i计算得到；所述资源上限约束为其中即为边缘服务器hk的负载上限。