[发明专利]一种边缘环境下多边缘集群云结构及负载均衡调度方法

权利要求书

1.一种边缘环境下多边缘集群云结构，其特征在于，包括边缘计算集群管理层，边缘计算节点，以及上述两个构成一个边缘集群，多个边缘集群构成的整个边缘端，所述的边缘计算集群管理层由一个或者多个高性能服务器组成，起到一个承上启下的功能，向下用于管理一个边缘集群内的所有边缘计算节点，进行资源调度，向上与云端进行交流进行数据的上传和下载并与周围边缘集群的管理服务器交互，边缘计算节点利用容器编排引擎管理边缘节点。

2.一种边缘环境下多边缘集群云的负载均衡调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：基于域名对应用的时延敏感型任务进行区分，用户第一次请求使用边缘云服务时，先向云中心请求并按照时延敏感任务将其分类；

步骤2)：将该任务下发到边缘云端，如果该应用为时延敏感型任务则将该应用的域名解析到边缘集群，如果该应用为时延不敏感型任务则将该应用的域名解析到最近的管理层当中；

步骤3)：中心云对该应用处理完成以后，该应用产生的任务就可以按照相应的步骤使用边缘云提供的服务，具体的步骤如下：

(1)、应用在工作过程中产生任务发生请求，通过终端设备的网络模块确定到本地边缘云的DNS解析器；

(2)、DNS解析器判定该任务是否属于绑定边缘应用。如果是，则执行Step3；若不是，则执行步骤(4)；

(3)、进一步判断该任务属于时延敏感型任务还是时延不敏感型任务；如果是时延敏感型任务，则执行步骤(5)；反之，则执行步骤(6)；

(4)、DNS对其正常解析，返回云中心对应IP，交由云中心处理。

(5)、返回最近的边缘云的IP地址，执行步骤(6)；

(6)、将域名解析为距离用户最近的管理层的IP，管理层收到后判断该任务是否属于部署在该集群中，如果是则执行步骤(7)；反之，执行将任务上传至云端处理；

(7)、管理层将该任务根据情况分配至合适的边缘计算节点进行计算，执行(8)；

(8)、云中心或这边缘端执行完成后返回结果。

3.根据权利要求2所述的一种边缘环境下多边缘集群云的负载均衡调度方法，其特征在于，所述的边缘集群的架构将任务划分为时延敏感型任务和时延不敏感型任务两种，并对两种任务采用不同的处理方式和调度策略。

4.根据权利要求2所述的一种边缘环境下多边缘集群云的负载均衡调度方法，其特征在于，所述的时延不敏感型任务的处理方式可以放在该集群内部进行处理，也可以将其转移至其他低负载集群当中完成任务，来达到集群之间的负载均衡，具体的划分为以下几个问题：

(1)应用调度的触发时机，如果该集群处于低负载的情况下则可以接收其他集群传输的非时延敏感型任务，若是处于高负载情况下则无法接收其他集群的任务甚至要将自己集群内部的迁出集群；那么集群首先需要考虑的事情就是集群是否繁忙的问题，并对所有集群进行分类下，基于此本文使用一种双阈值的集群分类法；

(2)待调度应用的选择，一次仅触发一个任务，检测到高负载节点之后，只选择其中一个时延不敏感型任务进行调度，通过不断的检测和迁出以达到集群整体负载均衡；

(3)目的集群的选择，当有低负载集群时首先将所有的集群全部加入到可选择集群队列Q当中；目的集群的选择则是通过对比等待调度的任务与目的集群的匹配程度来确认的：

上述公式依次对比队列当中集群确定该任务与集群匹配程度，并且判断在加入之后该集群负载均衡度尽量保证迁入该集群之后不会出现某一资源过载的情况；

(4)目的集群的发现，每当一个新的边缘集群加入，该集群的管理层使用泛洪法向其他集群的管理层进行广播链路状态更新，通过设定合适的TTL值，保证数据分组只经过有限跳路由防止大面积的扩散占用过多的网络资源以及使扩散收敛，之后每过一个时间间隔每个集群便发送请求确认其他节点的连接状态；

(5)服务一致性，通过服务操作查询以及集群状态管理两个模块实现；服务操作查询通过定时与其他集群的管理层的交流来获取由本集群迁入的任务的执行情况，确认其没有发生过被其他任务误操等情况；集群状态管理则是在集群被删除或无法正常工作时，对任务进行重调度，维持数据的准确性。