利索能及
我要发布
收藏
专利号: 202211507205X
申请人: 广东石油化工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于物联网应用的边云计算准入控制及调度方法,其特征在于:包括以下步骤:物联网应用端提交任务请求至任务评估器;

任务评估器接收任务请求,对任务是否满足时延要求进行评估,若任务满足时延要求则将任务交至任务调度器,若任务不满足时延要求则将不满足时延要求的结果返回给物联网应用端,并通知物联网应用端以新的截止时间重新提交该任务;

任务调度器接收任务评估器的任务,根据调度策略和用户服务质量需求调度任务到边缘数据中心或者云上执行,当任务适合在云上执行,任务调度器将任务传送至云数据中心执行,当任务适合在边缘数据中心执行,任务调度器将任务传送至资源管理器;

资源管理器接收任务请求并分配相关资源给任务,同时资源管理器对边缘数据中心的资源情况进行监控,监控信息包括任务的执行情况和资源的使用情况,并定期更新监控信息反馈给任务评估器,作为任务评估器评估的支撑;

资源管理器或者云数据中心将任务执行的调度结果返回给物联网应用端。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网应用的边云计算准入控制及调度方法,其特征在于:物联网应用端中,调度时间窗口为TS,该时间窗口内用户提交的任务请求数为N,当前时间窗内的物联网应用任务集为T={T1,T2,...,TN},第i个物联网应用任务Ti描述为一个六元组<Ti,id,Ti,len,Ti,com,Ti,bw,Ti,sto,Ti,dl>,其中,Ti,id表示物联网应用提交的任务编号,Ti,len表示任务长度,Ti,com,Ti,bw,Ti,sto分别表示物联网应用任务对资源的计算、带宽和存储需求,Ti,dl表示物联网应用端的截止时间需求;资源管理器中可用边缘资源数为X×Y,其中X代表边缘数据中心个数,Y代表每个边缘数据中心中资源个数,可用边缘资源集为Re={R1,R2,...,RX×Y},将边缘资源Re的第j个资源Rj,e描述为一个四元组<Rj,id,Rj,com,Rj,bw,Rj,sto>;云数据中心中可用云资源数为D,可用云资源集为Rc={R1,R2,...,RD},将云资源Rc的第k个资源Rk,c描述为一个四元组<Rk,id,Rk,com,Rk,bw,Rk,sto>,其中R*,id表示资源编号,R*,com,R*,bw,R*,sto分别表示资源的计算、带宽和存储能力。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网应用的边云计算准入控制及调度方法,其特征在于:任务调度器在任务调度过程中,需要满足以下约束条件:1)资源管理器的边资源或者云数据中心的云资源一次只能处理一个任务,但是所有资源可并行执行;2)所有的任务需要分配给资源管理器的边资源或者云数据中心的云资源来执行,并且每个任务只能在一个边资源或者云资源上执行。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网应用的边云计算准入控制及调度方法,其特征在于:所述资源管理器里的资源监控器里设置有时延模型,所述时延模型用于计算边缘系统的平均时延d,具体计算方法如下:输入已知任务、资源情况Ti,Rj,N,x,X,y,Y和数据中心x的资源处理能力hx;

初始化边缘数据中心x当前接入的请求数和边缘数据中心x当前可用资源数f′x=0,g′x=0;

如果边缘数据中心x在TS时接入的请求数fx(t)≠0或者TS时该边缘数据中心尚未被服务的请求数目qx,y(t)≠0;则计算

f′x=f′x+fx,y;

g′x=g′x+gx,y;

其中,Ti,dl代表物联网应用端任务的截止时间,tx,y为任务Ti到边缘数据中心x中资源y的平均往返时间,hx为数据中心x的资源处理能力;

否则fx,y=0;gx,y=0;

计算边缘计算系统平均时延d

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网应用的边云计算准入控制及调度方法,其特征在于:资源管理器中,应用任务Ti在边缘资源j的执行时间包括传输时间和计算时间两部分,即tj,e=tj,com+tj,tran其中传输时间tj,com和计算时间tj,tran计算公式如下:其中,Ti,len代表任务长度;

云数据中心中,物联网应用任务Ti在云资源上的执行时间tk,c包括计算时间tk,com、传输时间tk,tran和边缘至云的迁移时间tmig,tk,c=tk,com+tk,tran+tmig其中tk,com和tk,tran计算公式如下:其中,Ti,bw代表任务宽带需求。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网应用的边云计算准入控制及调度方法,其特征在于:任务评估器对任务评估具体包括:

输入已知任务、资源情况和当前时延Ti,Rj,Rk,N,X,Y,d;

从资源管理器得到定时更新的平均时延d;

计算物联网应用任务Ti在边缘、云和边云预估时间tj,e、tk,c和ti,ti=ωe×tj,e+ωc×tk,c其中0‑1控制变量ωe和ωc的值计算如下:

ωe≠ωc (25);

根据任务在边云的预估执行时间和延迟判断该任务是否准入,如果ti<Ti,dl或者Ti,dl<d,则Ti准入,否则Ti阻塞。

7.根据权利要求6所述的一种基于物联网应用的边云计算准入控制及调度方法,其特征在于:任务调度器对任务调度具体包括:

输入物联网应用任务和资源相关参数、任务请求数Ti,Rj,Rk,qx,y(t),gx,y;

计算每个调度周期任务的平均资源需求Ravg(t);

其中Pmax是每个调度周期可容纳的任务最大数,其计算公式如下Pmax≥N;

在每个调度周期内给边缘资源设置一个阈值θ,θ是动态可调整的,设置为每周期内为队列qx,y(t)分配资源数gx,y(t)的时间平均期望,即:θ=gx,y;

任务调度器根据Ravg(t)和θ的值进行判断,假如Ravg(t)>θ,说明当前边缘数据中心负载过大,则将任务调度到云数据中心执行;否则将任务调度到资源管理器执行,其中资源管理器在边缘数据中心的调度方面,采用的策略是对所有边数据中心的未被服务的队列qx,y(t)进行排序,将当前任务Ti调度至qx,y(t)最小的数据中心。

8.一种基于物联网应用的边云计算准入控制及调度系统,其特征在于,包括:物联网应用端、任务评估器、任务调度器、资源管理器和云数据中心,所述物联网应用端用于提交任务请求至所述任务评估器;所述任务评估器用于接收任务请求,对任务是否满足时延要求进行评估,若任务满足时延要求则将任务交至所述任务调度器,若任务不满足时延要求则将不满足时延要求的结果返回给所述物联网应用端,并通知所述物联网应用端以新的截止时间重新提交该任务;所述任务调度器用于接收任务评估器的任务,根据调度策略和用户服务质量需求调度任务到边缘数据中心或者云上执行,当任务适合在云上执行,任务调度器将任务传送至所述云数据中心执行,当任务适合在边缘数据中心执行,所述任务调度器将任务传送至所述资源管理器;所述资源管理器用于接收任务请求并分配相关资源给任务,并将将任务执行的调度结果返回给所述物联网应用端,同时所述资源管理器对边缘数据中心的资源情况进行监控,监控信息包括任务的执行情况和资源的使用情况,并定期更新监控信息反馈给所述任务评估器,作为所述任务评估器评估的支撑;所述云数据中心用于将任务执行的调度结果返回给所述物联网应用端。