一种移动边缘计算服务器动态分配任务方法及系统与流程

1.本发明属于移动边缘计算技术领域，特别是涉及一种移动边缘计算服务器动态分配任务方法及系统。


背景技术：

2.伴随5g技术的应用场景如增强现实、虚拟现实、工业物联网、远程医疗等，数据流量大且通常对服务质量(qos)有着很高的要求，为此提出了移动边缘计算系统。在移动边缘计算系统中，终端的应用程序产生的任务可以选择在本地运行，也可通过无线传输的方式将任务卸载到边缘服务器上运行。如何进行任务的卸载和资源分配，是移动边缘计算中的一个最重要的问题之一。目前的相关技术，例如公开号为cn111954236a的中国专利《一种基于优先级的分层边缘计算卸载方法》提出距离用户设备较近而计算资源较少的边缘节点处理简单任务，以快速返回警告信息，距离用户设备较远而计算资源较多的服务器处理复杂任务，最终返回精确结果，针对有限的资源竞争会增加时延的问题，提出了基于服务紧急优先级的资源分配和任务调度优化方案。公开号为cn111885147a的中国专利《边缘计算中的一种资源动态定价方法》提出将移动终端的任务进行划分并分别在本地和边缘服务器计算，在终端产生任务请求后，首先判断该任务是否需要卸载，之后根据系统资源余量确定资源单价，资源丰富，下调资源价格，资源稀缺，价格上涨；根据价格确定该任务的卸载大小；若无需卸载，则直接在终端本地计算。公开号为cn111372314a的中国专利《基于移动边缘计算场景下的任务卸载方法及任务卸载装置》提出获取终端设备的待处理任务的任务信息和系统实时参数信息；根据待处理的任务信息和系统实时参数信息确定系统开销最小化的优化目标方程；将优化目标方程分解为两个子问题：任务卸载和信道分配子问题及传输功率和边缘服务器资源分配子问题；并对子问题进行求解得到最终的任务卸载方案；根据任务卸载方案对移动边缘计算场景进行任务卸载。
3.上述技术方案分别从服务紧急优先级、动态定价、目标方程优化的角度得到卸载方案。但是上述方案都不能根据服务器与终端任务的匹配情况合理选择服务器进行处理。目前还没有根据本地服务器与终端任务的匹配情况及边缘服务器与终端任务的匹配情况将任务动态分配给合适服务器的技术方案，为此提出一种移动边缘计算服务器动态分配任务方法及系统。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述问题，提出一种移动边缘计算服务器动态分配任务方法及系统。
5.本发明依托移动边缘计算系统。区域内的移动终端应用程序产生任务信息流，本地基站根据任务信息动态分配任务。
6.本发明的移动边缘计算服务器动态分配任务方法，其特征在于：
7.获取区域内终端一定时间段内产生的一个或多个任务的信息，包括任务的数据
量、任务的时延要求信息；
8.根据区域内本地服务器的处理速度和/或处理能耗和/或拥塞情况判断任务能否在本地服务器进行处理；
9.若任务不能在本地服务器处理，则根据各边缘服务器与任务所在终端的距离和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力为任务选择合适的边缘服务器进行处理。
10.优选地，所述任务的数据量是处理任务所需的数据存储量、数据计算量、执行程序量的任一项或多项组合。
11.优选地，所述任务的时延要求信息是保证终端正常工作的最低时延要求、根据任务类型设置的时延要求、根据任务所在终端的类型设置的时延要求、根据任务所在终端的位置设置的时延要求的任一项或多项组合。
12.优选地，所述拥塞情况包括服务器因任务队列已满造成的任务处理排队情况、服务器因故障造成无法处理任务的情况、服务器因被占用造成的任务处理排队情况、服务器因当前任务处理时延过长造成的任务处理排队情况的任一项或多项组合。
13.优选地，所述根据区域内本地服务器的处理速度和/或处理能耗和/或拥塞情况判断任务能否在本地服务器进行处理，包括步骤：
14.根据区域内本地服务器的处理速度和/或处理能耗和/或拥塞情况与任务数据量的匹配程度计算本地服务器与任务数据量的匹配值；
15.根据区域内本地服务器的处理速度和/或处理能耗和/或拥塞情况与任务时延要求的匹配程度计算本地服务器与任务时延要求的匹配值；
16.根据本地服务器与任务数据量的匹配值和/或本地服务器与任务时延要求的匹配值计算本地服务器与任务信息的匹配值；
17.当本地服务器与任务信息的匹配值大于事先设置的本地匹配阈值时，判定该任务能够在本地服务器进行处理。
18.优选地，所述根据各边缘服务器与任务所在终端的距离和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力为任务选择合适的边缘服务器进行处理，包括步骤：
19.获取各边缘服务器与任务所在终端的距离信息和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力信息；
20.根据各边缘服务器与任务所在终端的距离和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力与任务的数据量和/或时延要求的匹配程度计算各边缘服务器与任务的匹配值；
21.以任务为基准为任务选择最大匹配值对应的边缘服务器进行处理。
22.优选地，所述根据各边缘服务器与任务所在终端的距离和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力为任务选择合适的边缘服务器进行处理，包括步骤：
23.获取各边缘服务器与任务所在终端的距离信息和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力信息；
24.根据各边缘服务器与任务所在终端的距离和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力与任务的数据量和/或时延要求的匹配程度计算各边缘服务器与任务的匹配值；
25.以各边缘服务器为基准为每个边缘服务器依次分配匹配值最大的任务进行处理；
26.判断是否有任务未选择边缘服务器，若是，则针对未选择边缘服务器的任务重新执行上述步骤。
27.进一步优选地，还包括步骤：当多个边缘服务器分配的任务出现重复时，则优先为与该任务匹配值最大的边缘服务器分配该任务，其余边缘服务器按照匹配值次序分配下一任务。
28.一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行上述方法。
29.一种移动边缘计算服务器动态分配任务系统，其特征在于包括：
30.终端；
31.处理器；
32.存储器；
33.以及
34.一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行如权利要求上述的方法。
35.本发明的方法及系统具有的优点是：
36.(1)根据区域内本地服务器的处理速度和/或处理能耗和/或拥塞情况与任务信息的匹配程度判断任务是否在本地服务器进行处理，从多个维度有效判断本地服务器能否处理任务，便于本地服务器优先处理数据量较小且时延要求高的任务。
37.(2)根据各边缘服务器与任务所在终端的距离和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力为任务选择合适的边缘服务器进行处理，从多个维度为任务选择最合适的边缘服务器，有效提高任务处理效率；
38.(3)以各边缘服务器为基准为每个边缘服务器依次分配匹配值最大的任务进行处理并重复执行直至所有任务都分配到边缘服务器，可以使得各任务分布于各边缘服务器并行处理，提高多任务的处理效率。
附图说明
39.图1是本发明实施例的移动边缘计算服务器动态分配任务方法的步骤流程图；
40.图2是本发明实施例的移动边缘计算服务器动态分配任务系统框图。
具体实施方式
41.下面对本发明优选实施例作详细说明。
42.本发明依托移动边缘计算系统。区域内的移动终端应用程序产生任务信息流，本地基站根据任务信息动态分配任务。
43.本发明的移动边缘计算服务器动态分配任务方法的实施例，流程图如图1所示，其特征在于：
44.获取区域内终端一定时间段内产生的一个或多个任务的信息，包括任务的数据量、任务的时延要求信息；
45.根据区域内本地服务器的处理速度和/或处理能耗和/或拥塞情况判断任务能否
在本地服务器进行处理；
46.若任务不能在本地服务器处理，则根据各边缘服务器与任务所在终端的距离和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力为任务选择合适的边缘服务器进行处理。
47.优选地，所述任务的数据量是处理任务所需的数据存储量、数据计算量、执行程序量的任一项或多项组合。本实施例中，获取区域内终端一定时间段内应用程序产生的所有任务，每个任务的数据量是指处理该任务所需的数据存储量、数据计算量、执行程序量的任一项或多项组合。
48.优选地，所述任务的时延要求信息是保证终端正常工作的最低时延要求、根据任务类型设置的时延要求、根据任务所在终端的类型设置的时延要求、根据任务所在终端的位置设置的时延要求的任一项或多项组合。本实施例中，获取区域内终端一定时间段内应用程序产生的所有任务，根据每个任务不同的发起终端、终端类型、终端位置或任务类型得到不同的时延要求信息。因此，任务的时延要求信息是指保证终端正常工作的最低时延要求、根据任务类型设置的时延要求、根据任务所在终端的类型设置的时延要求、根据任务所在终端的位置设置的时延要求的任一项或多项组合。
49.优选地，所述拥塞情况包括服务器因任务队列已满造成的任务处理排队情况、服务器因故障造成无法处理任务的情况、服务器因被占用造成的任务处理排队情况、服务器因当前任务处理时延过长造成的任务处理排队情况的任一项或多项组合。本实施例中，本地服务器或边缘服务器都可能存在拥塞情况，根据拥塞产生的一个或多个原因，拥塞情况包括服务器因任务队列已满造成的任务处理排队情况、服务器因故障造成无法处理任务的情况、服务器因被占用造成的任务处理排队情况、服务器因当前任务处理时延过长造成的任务处理排队情况的任一项或多项组合。
50.优选地，所述根据区域内本地服务器的处理速度和/或处理能耗和/或拥塞情况判断任务能否在本地服务器进行处理，包括步骤：
51.根据区域内本地服务器的处理速度和/或处理能耗和/或拥塞情况与任务数据量的匹配程度计算本地服务器与任务数据量的匹配值；
52.根据区域内本地服务器的处理速度和/或处理能耗和/或拥塞情况与任务时延要求的匹配程度计算本地服务器与任务时延要求的匹配值；
53.根据本地服务器与任务数据量的匹配值和/或本地服务器与任务时延要求的匹配值计算本地服务器与任务信息的匹配值；
54.当本地服务器与任务信息的匹配值大于事先设置的本地匹配阈值时，判定该任务能够在本地服务器进行处理。
55.本实施例中，所述根据区域内本地服务器的处理速度和/或处理能耗和/或拥塞情况与任务数据量的匹配程度计算本地服务器与任务数据量的匹配值是先根据本地服务器的处理速度和/或处理能耗和/或拥塞情况计算本地服务器能够处理的数据量p(本地服务器能够处理的数据量p与本地服务器的处理速度成正相关关系，与本地服务器的处理能耗和拥塞情况成负相关关系，依据上述关系根据数据训练得到本地服务器能够处理的数据量p)，再根据本地服务器能够处理的数据量p是否满足任务数据量q的要求及未满足的程度得到本地服务器与任务数据量的匹配值m，m的取值范围为0
‑
1，若本地服务器能够处理的数据
量p大于等于任务数据量q则取值为1，若本地服务器能够处理的数据量p小于任务数据量q则根据差值计算m，差值越大则m值越小，例如o1、o2是事先设置的计算系数，或m＝o3
·
(q
‑
p)
o4
+o5，o3、o4(o4<0)、o5是事先设置的计算系数。
56.所述根据区域内本地服务器的处理速度和/或处理能耗和/或拥塞情况与任务时延要求的匹配程度计算本地服务器与任务时延要求的匹配值是先根据本地服务器的处理速度和/或处理能耗和/或拥塞情况计算本地服务器处理任务的时延t(本地服务器处理任务的时延t与本地服务器的处理速度成负相关关系，与本地服务器的处理能耗和拥塞情况成正相关关系，依据上述关系根据数据训练得到本地服务器处理任务的时延t)，再根据本地服务器处理任务的时延t是否满足任务的时延要求w及未满足的程度得到本地服务器与任务时延要求的匹配值n，n的取值范围为0
‑
1，若本地服务器处理任务的时延t小于等于任务的时延要求w则取值为1，若本地服务器处理任务的时延t大于任务的时延要求w则根据差值计算n，差值越大则n值越小，例如o6、o7是事先设置的计算系数，或m＝o8
·
(t
‑
w)
o9
+o10，o8、o9(o9<0)、o10是事先设置的计算系数。
57.本地服务器与任务信息的匹配值x与本地服务器与任务数据量的匹配值m和本地服务器与任务时延要求的匹配值n的正相关关系，以此计算本地服务器与任务信息的匹配值x。
58.表a中a1～a3表示计算本地服务器与任务信息的匹配值的不同实施方式，其中表a中涉及的本地服务器与任务数据量的匹配值m、本地服务器与任务时延要求的匹配值n采用上述实施方式的公式得到。
59.表a计算本地服务器与任务信息的匹配值的不同实施方式
60.61.[0062][0063]
事先根据本地网络要求和终端设备类型设置的本地匹配阈值x，根据表a中任一实施例得到本地服务器与任务信息的匹配值x，当x大于x时，判定该任务能够在本地服务器进行处理。本实施例中，设置的本地匹配阈值x＝1，根据表a中a3得到本地服务器与某任务信息的匹配值x＝1.6>x，则该任务能否在本地服务器进行处理。
[0064]
一种优选实施方式中，所述根据各边缘服务器与任务所在终端的距离和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力为任务选择合适的边缘服务器进行处理，包括步骤：
[0065]
获取各边缘服务器与任务所在终端的距离信息和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力信息；
[0066]
根据各边缘服务器与任务所在终端的距离和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或
各边缘服务器的处理能力与任务的数据量和/或时延要求的匹配程度计算各边缘服务器与任务的匹配值；
[0067]
以任务为基准为任务选择最大匹配值对应的边缘服务器进行处理。
[0068]
本实施例中，所述边缘服务器与任务所在终端的距离记为s，边缘服务器的拥塞情况用拥塞程度比例r表示，各边缘服务器的处理能力用处理效率d表示；
[0069]
所述根据各边缘服务器与任务所在终端的距离和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力与任务的数据量和/或时延要求的匹配程度计算各边缘服务器与任务的匹配值，包括步骤：
[0070]
根据边缘服务器与任务所在终端的距离s和/或边缘服务器的拥塞情况r和/或边缘服务器的处理能力d计算边缘服务器处理数据量u和处理时延v；其中，边缘服务器处理数据量u与边缘服务器与任务所在终端的距离s和边缘服务器的拥塞情况r成反比，与边缘服务器的处理能力d成正比；
[0071]
根据边缘服务器处理数据量u是否满足任务数据量q的要求及未满足的程度得到边缘服务器与任务数据量的匹配值a，a的取值范围为0
‑
1，若边缘服务器处理数据量u大于等于任务数据量q则取值为1，若边缘服务器处理数据量u小于任务数据量q则根据差值计算a，差值越大则a值越小，例如a，差值越大则a值越小，例如e1、e2是事先设置的计算系数，或a＝e3
·
(q
‑
u)
e4
+e5，e3、e4(e4<0)、o5是事先设置的计算系数；
[0072]
根据边缘服务器处理时延v是否满足任务的时延要求w及未满足的程度得到边缘服务器与任务时延要求的匹配值b，b的取值范围为0
‑
1，若边缘服务器处理时延v小于等于任务的时延要求w则b取值为1，若边缘服务器处理时延v大于任务的时延要求w则根据差值计算b，差值越大则b值越小，例如计算b，差值越大则b值越小，例如e6、e7是事先设置的计算系数，或b＝e8
·
(v
‑
w)
e9
+e10，e8、e9(e9<0)、e10是事先设置的计算系数；
[0073]
根据边缘服务器与任务数据量的匹配值和/或边缘服务器与任务时延要求的匹配值计算边缘服务器与任务的匹配值y；边缘服务器与任务的匹配值y与边缘服务器与任务数据量的匹配值a和边缘服务器与任务时延要求的匹配值b的正相关关系计算得到。
[0074]
表b中b1～b3表示计算边缘服务器与任务的匹配值的不同实施方式，其中表b中涉及的边缘服务器与任务数据量的匹配值a、边缘服务器与任务时延要求的匹配值b采用上述实施方式的公式得到。
[0075]
表b计算本地服务器与任务信息的匹配值的不同实施方式
[0076]
[0077]
[0078]
[0079][0080]
根据表b中任一项所述的计算方式得到各边缘服务器与任务的匹配值y
ij
，其中i表示任务的编号，j表示各边缘服务器编号；以任务i为基准为任务选择最大匹配值对应的边缘服务器进行处理。
[0081]
另一种优选实施方式中，所述根据各边缘服务器与任务所在终端的距离和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力为任务选择合适的边缘服务器进行处理，包括步骤：
[0082]
获取各边缘服务器与任务所在终端的距离信息和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力信息；
[0083]
根据各边缘服务器与任务所在终端的距离和/或各边缘服务器的拥塞情况和/或各边缘服务器的处理能力与任务的数据量和/或时延要求的匹配程度计算各边缘服务器与任务的匹配值；
[0084]
以各边缘服务器为基准为每个边缘服务器依次分配匹配值最大的任务进行处理；
[0085]
判断是否有任务未选择边缘服务器，若是，则针对未选择边缘服务器的任务重新执行上述步骤。
[0086]
进一步优选地，还包括步骤：当多个边缘服务器分配的任务出现重复时，则优先为
与该任务匹配值最大的边缘服务器分配该任务，其余边缘服务器按照匹配值次序分配下一任务。
[0087]
本实施例中，根据表b中任一项所述的计算方式得到各边缘服务器与任务的匹配值y
ij
，其中i表示任务的编号，j表示各边缘服务器编号；首先对各边缘服务器，获取每个边缘服务器对应的匹配值最大的任务，若多个边缘服务器分配的任务出现重复时，则优先为与该任务匹配值最大的边缘服务器分配该任务，其余边缘服务器按照匹配值次序分配下一任务；判断是否有任务未选择边缘服务器，若是，则针对未选择边缘服务器的任务重新执行上述步骤。
[0088]
一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行上述方法。
[0089]
一种移动边缘计算服务器动态分配任务系统，示意图如图2所示，其特征在于包括：
[0090]
终端；
[0091]
处理器；
[0092]
存储器；
[0093]
以及
[0094]
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序使计算机执行上述方法。
[0095]
当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。