[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

说明书

一种边缘环境下多边缘集群云结构及负载均衡调度方法，根据边缘环境下集群的时空差异性以及任务的时延敏感性将不同类型的任务分配在合理的集群当中。首先，将任务分为时延敏感型任务和时延不敏感型任务，其次分别对两种不同的任务采用不同调度策略，时延敏感型任务利用遗传算法在最短的时间内分配在边缘计算节点上；时延不敏感型任务则通过本地集群的负载情况，以及周围集群负载情况进行选择后分配。本发明根据集群的负载程度，对不同类型的任务采用不同的分配策略，在保证任务完成的情况下充分利用边缘环境有限的资源实现最高效的计算，降低整体的计算时延。

技术领域

本发明属于通信领域，涉及到边缘计算环境下集群的搭建以及任务的分配策略，具体涉及一种边缘环境下多边缘集群云结构及负载均衡调度方法。

背景技术

随着物联网的高速发展以及云服务的推动使得云架构无法很好的满足用户的需求。于是，在此基础上提出了一种新的计算模型——边缘计算。边缘计算就是将计算推进到用户与数据一端，甚至延伸至用户与云计算中心路径之间的任意节点，通过这种方式减轻云中心的计算压力，提高用户的响应速度，同时满足行业对于安全、隐私、实时任务的需求。但是在边缘计算的场景下，大量数据无法直接传输到云中心进行集中式的计算，但是边缘端的计算节点的计算和存储能力又不同。所以我们需要一种在边缘计算环境下可以根据任务类型和节点计算能力进行分配的调度策略。

边缘计算的任务调度主要是分为两个层面：云中心和边缘设备之间的调度以及边缘设备之间的调度。云中心与边缘设备之间的调度分为两种类型：自上而下和自下而上的。自下而上是由边缘节点对用户的数据进行脱敏、过滤之后传输到云中心的过程；自上而下则是云中心将复杂的任务分割之后将任务分配至边缘设备中进行计算。而边缘设备之间的调度主要是由于边缘设备之间计算和存储的差异性较大需要根据设备不同的类型分配适合的任务，以及将高负载设备的任务迁移到低负载设备上面以提高整体的性能。

综上所述，调度的目标是为应用程序调度合适的边缘设备计算资源，以实现整体传输性能的最大化以及应用程序执行性能的最大化。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种边缘环境下多边缘集群云结构及负载均衡调度方法，以时延敏感性为约束条件对任务进行不同的处理方式。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

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，在节点内部实现高度的自治，能够独立接受用户的任务请求，也可以接受管理层的调度管理。

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)；