本技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)，具體涉及用于協(xié)作邊緣計(jì)算的任務(wù)調(diào)度方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)和5g技術(shù)的快速發(fā)展，時(shí)延敏感型的任務(wù)需求不斷增加，例如人臉識(shí)別、車聯(lián)網(wǎng)、ar/vr等。資源受限的終端設(shè)備無(wú)法在本地處理這些任務(wù)，并且傳統(tǒng)的云計(jì)算引入了較長(zhǎng)的回程鏈路延時(shí)，無(wú)法提供實(shí)時(shí)計(jì)算。移動(dòng)邊緣計(jì)算已成為一種有前景的范式，可協(xié)助各種5g服務(wù)場(chǎng)景，包括低延遲服務(wù)。

2、然而，與云相比，邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的資源有限，面對(duì)大量服務(wù)請(qǐng)求時(shí)邊緣節(jié)點(diǎn)的負(fù)載過(guò)重，無(wú)法保障用戶的服務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量。因此，云邊協(xié)作的解決方案被提出，其中優(yōu)先級(jí)高，時(shí)延敏感的任務(wù)留在邊緣處理，而優(yōu)先級(jí)低，時(shí)延非敏感的任務(wù)被調(diào)度到云上處理，緩解了邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的壓力。

3、但是當(dāng)請(qǐng)求的主要服務(wù)為時(shí)延敏感型時(shí)，比如工廠等場(chǎng)景，云邊協(xié)作依然無(wú)法有效緩解邊緣壓力。因此，協(xié)作邊緣計(jì)算成為一種有前途的解決方案，在該方案中，邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間可以相互協(xié)作進(jìn)行任務(wù)處理，有效地應(yīng)對(duì)了用戶請(qǐng)求的時(shí)空非均勻性，同時(shí)增強(qiáng)了邊緣的計(jì)算能力，有效地提升了用戶的服務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量。

4、比如在一個(gè)企業(yè)經(jīng)營(yíng)的多個(gè)工廠中，出于隱私性和時(shí)延要求，每個(gè)工廠都部署了一個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)，不同工廠之間的邊緣節(jié)點(diǎn)具有天然的合作關(guān)系，即當(dāng)一個(gè)工廠的服務(wù)請(qǐng)求激增時(shí)，該工廠的邊緣節(jié)點(diǎn)可以將部分請(qǐng)求調(diào)度到其他工廠的邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，這樣即不會(huì)造成隱私泄露，又增強(qiáng)了邊緣計(jì)算的性能。

5、然而，邊緣節(jié)點(diǎn)之間的任務(wù)調(diào)度往往會(huì)產(chǎn)生額外的成本開銷，主要是網(wǎng)絡(luò)成本，顯然成本是需要考慮的關(guān)鍵因素，即需要在成本控制下實(shí)現(xiàn)高效的協(xié)作邊緣計(jì)算，來(lái)增強(qiáng)用戶的服務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)提供一種用于協(xié)作邊緣計(jì)算的任務(wù)調(diào)度方法、裝置和系統(tǒng)，能夠在控制調(diào)度任務(wù)成本的前提下實(shí)現(xiàn)高效的協(xié)作邊緣計(jì)算。

2、為解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于協(xié)作邊緣計(jì)算的任務(wù)調(diào)度方法，應(yīng)用于多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的中央控制器上，所述方法包括：

4、接收所述多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)上報(bào)的每個(gè)服務(wù)對(duì)應(yīng)的調(diào)度成本開銷累積、任務(wù)到達(dá)預(yù)測(cè)信息、資源分配信息和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息；所述調(diào)度成本開銷累積是網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)針對(duì)一服務(wù)在一個(gè)調(diào)度周期中調(diào)度任務(wù)請(qǐng)求的調(diào)度成本開銷的累積；

5、在當(dāng)前調(diào)度周期結(jié)束時(shí)，針對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的每個(gè)服務(wù)分別根據(jù)對(duì)應(yīng)的所述任務(wù)到達(dá)預(yù)測(cè)信息、資源分配信息和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息計(jì)算獲得算力網(wǎng)絡(luò)圖；并根據(jù)所述調(diào)度成本開銷累積和所述算力網(wǎng)絡(luò)圖確定下一調(diào)度周期的調(diào)度策略；所述調(diào)度策略為將所述服務(wù)的任務(wù)請(qǐng)求調(diào)度到所述多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)區(qū)域的邊緣計(jì)算資源池的調(diào)度概率；

6、在下一調(diào)度周期開始前，將針對(duì)每個(gè)所述網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的每個(gè)所述服務(wù)確定的調(diào)度策略下發(fā)給對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)。

7、其中，所述根據(jù)所述調(diào)度成本開銷累積和所述算力網(wǎng)絡(luò)圖確定下一調(diào)度周期的調(diào)度策略，包括：

8、根據(jù)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)上報(bào)的每個(gè)服務(wù)對(duì)應(yīng)的調(diào)度成本開銷累積和預(yù)設(shè)的長(zhǎng)期平均調(diào)度開銷成本預(yù)算計(jì)算下一個(gè)調(diào)度周期開始時(shí)每個(gè)服務(wù)的調(diào)度成本超額累積；

9、根據(jù)所述調(diào)度成本超額累積和所述算力網(wǎng)絡(luò)圖確定下一調(diào)度周期的調(diào)度策略。

10、其中，針對(duì)任一服務(wù)，所述根據(jù)所述調(diào)度成本超額累積和所述算力網(wǎng)絡(luò)圖確定下一調(diào)度周期的調(diào)度策略，包括步驟：

11、a、隨機(jī)生成初始區(qū)域類別分配解組；其中，區(qū)域類別包括：源節(jié)點(diǎn)、匯節(jié)點(diǎn)和孤立節(jié)點(diǎn)；其中，所述源節(jié)點(diǎn)只有出度，沒有入度；所述匯節(jié)點(diǎn)只有入度，沒有出度；所述孤立節(jié)點(diǎn)既沒有出度也沒有入度；

12、b、針對(duì)每一個(gè)區(qū)域類別分配解，求解在當(dāng)前區(qū)域類別分配解下的最優(yōu)調(diào)度策略以及對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值；所述目標(biāo)函數(shù)值通過(guò)李雅普諾夫偏移加懲罰函數(shù)確定，所述李雅普諾夫偏移加懲罰函數(shù)將調(diào)度成本超額累積納入延遲懲罰；

13、c、根據(jù)每個(gè)區(qū)域類別分配解以及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)調(diào)度策略和目標(biāo)函數(shù)值，獲取所述區(qū)域類別分配解對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度，選擇適應(yīng)度值大于預(yù)設(shè)適應(yīng)度值的適應(yīng)度對(duì)應(yīng)的區(qū)域類別分配解組成優(yōu)化的區(qū)域類別分配解組；

14、d、判斷是否達(dá)到最大迭代次數(shù)或預(yù)設(shè)優(yōu)化條件，如果是，執(zhí)行步驟g；否則，執(zhí)行步驟e；

15、e、基于所述優(yōu)化的區(qū)域類別分配解組，采用交叉概率和交叉方法生成第一擴(kuò)展區(qū)域類別分配組；

16、f、基于所述第一擴(kuò)展區(qū)域類別分配解組，采用變異概率和變異方法生成第二擴(kuò)展區(qū)域類別分配解組；執(zhí)行步驟b；

17、g、輸出最優(yōu)的調(diào)度策略，作為根據(jù)所述調(diào)度成本開銷累積和所述算力網(wǎng)絡(luò)圖確定的調(diào)度策略；所述最優(yōu)調(diào)度策略為優(yōu)化的區(qū)域類別分配解組中具有最高適應(yīng)度的區(qū)域類別分配解對(duì)應(yīng)的策略。

18、其中，所述求解在當(dāng)前區(qū)域類別分配下的最優(yōu)調(diào)度策略時(shí)，通過(guò)和聲搜索算法求得。

19、在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于協(xié)作邊緣計(jì)算的任務(wù)調(diào)度方法，應(yīng)用于多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的任一區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)上，所述方法包括：

20、響應(yīng)于接收到任務(wù)請(qǐng)求，確定所述任務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的服務(wù)；

21、獲取當(dāng)前調(diào)度周期所述服務(wù)對(duì)應(yīng)的調(diào)度策略；所述調(diào)度策略為將所述服務(wù)的任務(wù)請(qǐng)求調(diào)度到所述多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)區(qū)域的邊緣計(jì)算資源池的調(diào)度概率；所述調(diào)度概率是中央控制器在每個(gè)調(diào)度周期開始前根據(jù)每個(gè)服務(wù)的調(diào)度成本開銷累積和算力網(wǎng)絡(luò)圖確定并下發(fā)的；所述算力網(wǎng)絡(luò)圖根據(jù)所述多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)中的各網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)上報(bào)的任務(wù)到達(dá)預(yù)測(cè)信息、資源分配信息和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息計(jì)算的；所述調(diào)度成本開銷累積為網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)針對(duì)一服務(wù)在一個(gè)調(diào)度周期中調(diào)度任務(wù)請(qǐng)求的調(diào)度成本開銷的累積并上報(bào)的；

22、根據(jù)所述調(diào)度策略確定所述任務(wù)請(qǐng)求被調(diào)度到的目標(biāo)區(qū)域；

23、將所述任務(wù)請(qǐng)求調(diào)度到所述目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)。

24、其中，所述響應(yīng)于接收到任務(wù)請(qǐng)求之后，所述確定所述任務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的服務(wù)之前，所述方法進(jìn)一步包括：

25、確定所述任務(wù)請(qǐng)求是否由網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的，如果是，發(fā)送給對(duì)應(yīng)的邊緣服務(wù)器處理；否則，執(zhí)行確定所述任務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的服務(wù)操作。

26、其中，所述調(diào)度概率是中央控制器在每個(gè)調(diào)度周期開始前根據(jù)每個(gè)服務(wù)的調(diào)度成本開銷累積和算力網(wǎng)絡(luò)圖確定，包括：

27、根據(jù)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)上報(bào)的每個(gè)服務(wù)對(duì)應(yīng)的調(diào)度成本開銷累積和預(yù)設(shè)的長(zhǎng)期平均調(diào)度開銷成本預(yù)算計(jì)算下一個(gè)調(diào)度周期開始時(shí)每個(gè)服務(wù)的調(diào)度成本超額累積；

28、根據(jù)所述調(diào)度成本超額累積和所述算力網(wǎng)絡(luò)圖確定下一調(diào)度周期的調(diào)度策略。

29、其中，當(dāng)前調(diào)度周期開始之后，所述方法進(jìn)一步包括：

30、監(jiān)測(cè)當(dāng)前調(diào)度周期中針對(duì)每個(gè)服務(wù)調(diào)度的任務(wù)請(qǐng)求；

31、當(dāng)監(jiān)測(cè)到針對(duì)任一服務(wù)進(jìn)行了任務(wù)請(qǐng)求的調(diào)度時(shí)，確定調(diào)度所述任務(wù)請(qǐng)求的調(diào)度成本開銷；

32、當(dāng)當(dāng)前調(diào)度周期結(jié)束時(shí)，將每個(gè)服務(wù)對(duì)應(yīng)的調(diào)度成本開銷進(jìn)行累積，獲得每個(gè)所述服務(wù)對(duì)應(yīng)的調(diào)度成本開銷累積，并上報(bào)給中央控制器。

33、在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于協(xié)作邊緣計(jì)算的任務(wù)調(diào)度裝置，應(yīng)用于多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的中央控制器上，所述裝置包括：

34、接收單元，被配置為執(zhí)行接收所述多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)上報(bào)的每個(gè)服務(wù)對(duì)應(yīng)的調(diào)度成本開銷累積、任務(wù)到達(dá)預(yù)測(cè)信息、資源分配信息和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息；所述調(diào)度成本開銷累積是網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)針對(duì)一服務(wù)在一個(gè)調(diào)度周期中調(diào)度任務(wù)請(qǐng)求的調(diào)度成本開銷的累積；

35、處理單元，被配置為執(zhí)行在當(dāng)前調(diào)度周期結(jié)束時(shí)，針對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的每個(gè)服務(wù)分別根據(jù)對(duì)應(yīng)的所述任務(wù)到達(dá)預(yù)測(cè)信息、資源分配信息和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息計(jì)算獲得算力網(wǎng)絡(luò)圖；并根據(jù)所述調(diào)度成本開銷累積和所述算力網(wǎng)絡(luò)圖確定下一調(diào)度周期的調(diào)度策略；所述調(diào)度策略為將所述服務(wù)的任務(wù)請(qǐng)求調(diào)度到所述多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)區(qū)域的邊緣計(jì)算資源池的調(diào)度概率；

36、發(fā)送單元，被配置為執(zhí)行在下一調(diào)度周期開始前，將針對(duì)每個(gè)所述網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的每個(gè)所述服務(wù)確定的調(diào)度策略下發(fā)給對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)。

37、在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于協(xié)作邊緣計(jì)算的任務(wù)調(diào)度裝置，應(yīng)用于多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的任一區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)上，所述裝置包括：

38、第一確定單元，被配置為執(zhí)行響應(yīng)于接收到任務(wù)請(qǐng)求，確定所述任務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的服務(wù)；

39、獲取單元，被配置為執(zhí)行獲取當(dāng)前調(diào)度周期所述服務(wù)對(duì)應(yīng)的調(diào)度策略；所述調(diào)度策略為將所述服務(wù)的任務(wù)請(qǐng)求調(diào)度到所述多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)區(qū)域的邊緣計(jì)算資源池的調(diào)度概率；所述調(diào)度概率是中央控制器在每個(gè)調(diào)度周期開始前根據(jù)每個(gè)服務(wù)的調(diào)度成本開銷累積和算力網(wǎng)絡(luò)圖確定并下發(fā)的；所述算力網(wǎng)絡(luò)圖根據(jù)所述多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)中的各網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)上報(bào)的任務(wù)到達(dá)預(yù)測(cè)信息、資源分配信息和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息計(jì)算的；所述調(diào)度成本開銷累積為網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)針對(duì)一服務(wù)在一個(gè)調(diào)度周期中調(diào)度任務(wù)請(qǐng)求的調(diào)度成本開銷的累積并上報(bào)的；

40、第二確定單元，被配置為執(zhí)行根據(jù)所述調(diào)度策略確定所述任務(wù)請(qǐng)求被調(diào)度到的目標(biāo)區(qū)域；

41、調(diào)度單元，被配置為執(zhí)行將所述任務(wù)請(qǐng)求調(diào)度到所述目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)。

42、在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于協(xié)作邊緣計(jì)算的任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，應(yīng)用于多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

43、網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，響應(yīng)于接收到任務(wù)請(qǐng)求，確定所述任務(wù)請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的服務(wù)；獲取當(dāng)前調(diào)度周期所述服務(wù)對(duì)應(yīng)的調(diào)度策略；根據(jù)所述調(diào)度策略確定所述任務(wù)請(qǐng)求被調(diào)度到的目標(biāo)區(qū)域；并將所述任務(wù)請(qǐng)求發(fā)送到所述目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)；

44、中央控制器，接收所述多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)上報(bào)的每個(gè)服務(wù)對(duì)應(yīng)的調(diào)度成本開銷累積、任務(wù)到達(dá)預(yù)測(cè)信息、資源分配信息和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息；所述調(diào)度成本開銷累積是網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)針對(duì)一服務(wù)在一個(gè)調(diào)度周期中調(diào)度任務(wù)請(qǐng)求的調(diào)度成本開銷的累積；在當(dāng)前調(diào)度周期結(jié)束時(shí)，針對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的每個(gè)服務(wù)分別根據(jù)對(duì)應(yīng)的所述任務(wù)到達(dá)預(yù)測(cè)信息、資源分配信息和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息計(jì)算獲得算力網(wǎng)絡(luò)圖；并根據(jù)所述調(diào)度成本開銷累積和所述算力網(wǎng)絡(luò)圖確定下一調(diào)度周期的調(diào)度策略；所述調(diào)度策略為將所述服務(wù)的任務(wù)請(qǐng)求調(diào)度到所述多區(qū)域邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)區(qū)域的邊緣計(jì)算資源池的調(diào)度概率；在下一調(diào)度周期開始前，將針對(duì)每個(gè)所述網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的每個(gè)所述服務(wù)確定的調(diào)度策略下發(fā)給對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)。

45、在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述用于協(xié)作邊緣計(jì)算的任務(wù)調(diào)度方法。

46、在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述用于協(xié)作邊緣計(jì)算的任務(wù)調(diào)度方法。

47、由上面的技術(shù)方案可見，上述實(shí)施例中在每個(gè)調(diào)度周期結(jié)束時(shí)，根據(jù)各網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)獲取的每個(gè)服務(wù)對(duì)應(yīng)的調(diào)度成本開銷累積、任務(wù)到達(dá)預(yù)測(cè)信息、資源分配信息和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息確定每個(gè)任務(wù)的調(diào)度策略，指導(dǎo)下一調(diào)度周期中任務(wù)請(qǐng)求的調(diào)度；該方案將一個(gè)從長(zhǎng)期角度衡量的問題分解到了每一個(gè)任務(wù)調(diào)度周期內(nèi)，在每個(gè)調(diào)度周期內(nèi)考慮調(diào)度成本，能夠在控制調(diào)度任務(wù)成本滿足長(zhǎng)期平均調(diào)度成本預(yù)算的前提下實(shí)現(xiàn)高效的協(xié)作邊緣計(jì)算。