[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

说明书

本发明公开了一种面向边云协同计算环境中节能的服务供应方法，基于ECC系统中边缘服务器和云服务器的协作，使用不同的流量调度策略对它们之间的连接进行建模；同时考虑了ECC系统中每个服务实例运行时的资源分配，提出了合理的平衡模型来量化资源分配策略的可靠性；进而基于边缘服务器的能耗，根据ECC服务器中分配的资源为边缘服务器建立了服务供应的能耗模型，对ECC系统中的能效性能优化问题进行数学建模，并使用现有的凸优化算法以易于解决的方式对其进行求解，从而能让服务供应云边协同系统在在满足边云协同系统资源约束、给定能耗上限约束以及系统相对可靠的情况下，生成适当的资源分配和流量调度策略，实现服务请求处理时间的最小化目标。

技术领域

本发明属于多接入边缘计算领域，具体涉及一种面向边云协同计算环境中节能的服务供应方法。

背景技术

随着移动计算技术的发展，物联网（Internet of Things, IoT）技术及其市场飞速发展。根据全球移动通信系统协会（Global System for Mobile CommunicationsAssociation, GSMA）的报告，预计到2024年，全球蜂窝物联网连接总数将达到32亿。毫无疑问，物联网技术将在日常生活中扮演越来越重要的角色，并重塑人们与世界的联结方式。

但是，由于使用场景的原因，IoT设备通常没有足够的容量来集成高性能计算或存储组件，需要将收集或感测到的信息上传到云中以进行进一步分析。在此过程中，长距离通信的不稳定性将使IoT用户无法获得高效无缝的体验，尤其是当大量的IoT设备同时访问云从而导致数据量暴涨时。

为了解决这些相关问题，研究人员提出了基于多接入边缘计算（Multi-accessEdge Computing, MEC）范式的边云协同（Edge-Cloud Collaboration, ECC）系统。借助其帮助，IoT设备与云之间的计算和传输被部分迁移到边缘服务器。以便IoT设备可以轻松地通过无线网络连接到附近的边缘服务器，并将计算任务分配给它们。

用户和边缘服务器之间的短距离连接可以大大减少等待时间，并且可以充分利用边缘服务器的计算能力来完成常规任务。此外，边缘服务器不仅仅会单独发挥作用——借助EdgeSite等群集管理技术，边缘服务器之间可以相互协调以充分利用其资源。

例如，一台边缘服务器可以将服务请求分发到其他可以处理这些请求的服务器。而且，借助Kubernetes等平台即服务（Platform-as-a-Service, PaaS）技术的帮助，可以很容易地为服务分配资源。这样，通过将捕获的人脸图像与部署在边缘服务器上的人脸检测服务结合使用，可以很好地优化智能城市项目中的典型物联网数据分析任务（例如人脸识别）。

然而，这些优势不能成为在ECC环境中忽视资源分配和流量调度原因；例如，如果为紧急服务分配的资源很少，或者向具有多余资源的服务发送的请求很少，则ECC系统的性能将是不可接受的。更关键的是，如果资源分配组织不善，能耗将成为一个很大的挑战，更不用说边缘服务器通常是资源受限的。因此，为ECC系统中的IoT服务制定适当的资源分配和流量调度策略是非常重要的。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种面向边云协同计算环境中节能的服务供应方法，能让服务供应云边协同系统在满足总能耗约束的条件下尽可能提高处理服务请求的效率，实现对给定服务请求量的处理时间最短。为此，本发明采用以下技术方案：

一种面向边云协同计算环境中节能的服务供应方法，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；