面向雾计算的节点计算能力描述方法、交互方法及其设备技术

本发明专利技术公开了一种面向雾计算的节点计算能力描述方法，同时公开了一种面向雾计算的节点计算能力交互方法，还公开了一种面向雾计算的节点设备。本发明专利技术充分挖掘影响计算能力的关键参数，能够更准确地描述节点的计算能力。获得这些关键参数后，能够更好地判别该节点适合处理的计算类型和数据规模，预估该节点执行计算任务所需的时延和成本，从而进一步辅助节点间的计算任务分配。

【技术实现步骤摘要】
面向雾计算的节点计算能力描述方法、交互方法及其设备
本专利技术涉及一种面向雾计算的节点计算能力描述方法，同时涉及一种面向雾计算的节点计算能力交互方法，还涉及一种面向雾计算的节点设备，属于计算通信

技术介绍
随着网络架构的持续演进，云计算、雾计算等先进的分布式计算概念被陆续提出，用于应对爆发式增长的数据流量需求和低时延业务的挑战。云计算(CloudComputing)通过将存储、控制、处理能力都集中在功能强大的云服务器中，利用集中式数据处理和资源管理，提高了网络的资源利用效率和能量效率。但是，通过远程访问云服务器的方式提供服务势必会带来一定的数据传输和处理时延，这对于具有超高时延要求的物联网应用(例如自动驾驶)来说是无法接受的。另一方面，随着物联网应用的快速发展，网络的连接数和产生的数据流量正在以指数级速度增长。如果将所有数据都传送到云服务器中进行处理，将会给通信网络造成极大的负担。为了克服云计算的时延问题和网络带宽限制，美国思科(Cisco)公司推出了雾计算(FogComputing)的计算模式。在该计算模式中，数据、数据处理和应用程序集中在网络边缘设备中，而不是几乎全部保存在云服务器中。如图1所示，雾计算利用了从云服务器到网络边缘设备、直至终端设备的计算、存储、通信、管理等功能，形成了从云服务器到终端的连续服务区域。前述网络边缘设备可以是传统的网络设备，例如早已部署在网络中的路由器、交换机、网关等，也可以是专门部署的本地服务器，统称为雾节点(后文中简称为节点)。雾计算通过对前述连续服务区域内的各种资源进行灵活的分配和管理，可以高效智能地为多种垂直行业和应用领域的用户提供服务，从而减少了通信网络的负载，降低了传输和计算时延，同时提高了资源利用效率和能量效率。不同于云计算的集中式管理架构，雾计算采用的异构分层架构更为复杂。如何在具有不同能力的网络节点之间进行高效的计算能力信息交互和计算任务分配，将直接影响整个通信网络的时延、容量和资源利用效率等性能。因此，设计合理有效的节点计算能力描述方法及其信息交互方法是现有技术中亟待解决的关键问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种面向雾计算的节点计算能力描述方法。本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种面向雾计算的节点计算能力交互方法。本专利技术所要解决的又一技术问题在于提供一种面向雾计算的节点设备。为实现上述的专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案：根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种面向雾计算的节点计算能力描述方法，通过以下信息描述节点计算能力：第一信息是处理器类型；第二信息是计算单元个数；第三信息是频率；以及第四信息是每计算单元每周期执行的浮点操作数。其中较优地，所述第四信息包括每计算单元的乘加器个数信息和每乘加器每周期执行的浮点操作数信息。其中较优地，在所述处理器类型为CPU时，所述计算单元的个数指CPU核数，所述乘加器的个数指混合乘加器个数；在所述处理器类型为GPU时，所述计算单元的个数指流处理器个数，所述乘加器的个数指乘加单元个数；在所述处理器类型为FPGA或ASIC时，所述计算单元的个数指数字信号处理单元个数，所述乘加器的个数指乘加单元个数；在所述处理器类型为DSP时，所述计算单元的个数指DSP内核数，所述乘加器的个数指加法器和乘法器个数。根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种面向雾计算的节点计算能力交互方法，其中：在雾计算系统为集中式系统架构，包括多个低层节点和至少一个高层管理节点的情况下，所述低层节点向所述高层管理节点或者向所述低层节点，发送节点计算能力信息，所述高层管理节点接收到所述节点计算能力信息，并根据所述节点计算能力信息计算出所述低层节点的计算能力，以用于计算任务分配；在雾计算系统为分布式系统架构，仅包括位于同一逻辑层的多个节点的情况下，各节点通过请求-响应方式或者广播方式交互相应的节点计算能力信息，以用于计算任务分配。其中较优地，所述节点计算能力信息包括处理器类型、计算单元个数、频率以及每计算单元每周期执行的浮点操作数。其中较优地，所述高层管理节点将每个所述处理器的所述计算单元个数、所述频率、所述每计算单元每周期执行的浮点操作数相乘，得到所述处理器的峰值浮点运算次数。其中较优地，所述每计算单元每周期执行的浮点操作数，包括每计算单元的乘加器个数信息和每乘加器每周期执行的浮点操作数信息。其中较优地，所述低层节点向与其同一逻辑层的低层节点广播所述节点计算能力信息。根据本专利技术实施例的第三方面，提供一种面向雾计算的节点设备，包括处理器和存储器，所述处理器读取所述存储器中的计算机程序，用于执行以下操作：读取来自另一个节点设备的节点计算能力信息，所述节点计算能力信息包括处理器类型、计算单元个数、频率以及每计算单元每周期执行的浮点操作数；将每个所述处理器的所述计算单元个数、所述频率、所述每计算单元每周期执行的浮点操作数进行整合，作为所述另一个节点设备的节点计算能力；将所述节点计算能力与所述另一个节点设备的ID对应存储。其中较优地，所述节点计算能力信息进一步包括计算资源占用率，所述节点设备将每个所述处理器的所述计算单元个数、所述频率、所述每计算单元每周期执行的浮点操作数，以及所述计算资源占用率进行整合，作为所述另一个节点设备的节点计算能力。其中较优地，所述节点设备通过请求-响应方式获得另一个节点设备的节点计算能力信息。或者，所述节点设备通过广播方式获得另一个节点设备的节点计算能力信息。与现有技术相比较，本专利技术充分挖掘影响计算能力的关键参数，能够更准确地描述节点的计算能力。获得这些关键参数后，能够更好地判别该节点适合处理的计算类型和数据规模，预估该节点执行计算任务所需的时延和成本，从而进一步辅助节点间的计算任务分配。本专利技术尤其适用于雾计算的异构分层架构，有望被进一步标准化。附图说明图1为雾计算的网络部署场景示例图；图2(a)和图2(b)分别为两种表示节点计算能力的信息内容示例；图3为雾计算所采用的集中式系统架构示例图；图4(a)和图4(b)分别为面向集中式系统架构的两种信息交互过程流程图；图5为雾计算所采用的分布式系统架构示例图；图6(a)和图6(b)分别为面向分布式系统架构的两种信息交互过程流程图；图7为本专利技术实施例中，一种分层异构的雾计算架构示意图；图8为图7所示的实施例中，节点1的计算能力信息内容示例图；图9为图7所示的实施例中，节点2的计算能力信息内容示例图；图10为图7所示的实施例中，节点3的计算能力信息内容示例图；图11为参与雾计算的节点设备的结构示例图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
进行详细具体的说明。在雾计算中，运算资源对于接入本地网络的不定向用户公开，谁用谁提出申请，以共享方式提高资源利用率，以冗余方式提高整个通信网络的可靠性。因此，用户(即参与雾计算的节点)准确描述和分享自身的计算能力信息是一项十分重要的基础性工作。在OpenFog联盟发布的控制和管理面通信接口文档(OpenFogInterfaceCWG-001，CommunicationInterface：ControlandManagementPlanes，May2017)中，提出利用现有的简单服务发现协议(SimpleServi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向雾计算的节点计算能力描述方法，其特征在于通过以下信息描述节点计算能力：第一信息是处理器类型；第二信息是计算单元个数；第三信息是频率；以及第四信息是每计算单元每周期执行的浮点操作数。

【技术特征摘要】
1.一种面向雾计算的节点计算能力描述方法，其特征在于通过以下信息描述节点计算能力：第一信息是处理器类型；第二信息是计算单元个数；第三信息是频率；以及第四信息是每计算单元每周期执行的浮点操作数。2.如权利要求1所述的节点计算能力描述方法，其特征在于：所述第四信息包括每计算单元的乘加器个数信息和每乘加器每周期执行的浮点操作数信息。3.如权利要求1所述的节点计算能力描述方法，其特征在于：所述节点计算能力信息进一步包括计算资源占用率信息。4.如权利要求1所述的节点计算能力描述方法，其特征在于：在所述处理器类型为CPU时，所述计算单元的个数指CPU核数，所述乘加器的个数指混合乘加器个数；在所述处理器类型为GPU时，所述计算单元的个数指流处理器个数，所述乘加器的个数指乘加单元个数；在所述处理器类型为FPGA或ASIC时，所述计算单元的个数指数字信号处理单元个数，所述乘加器的个数指乘加单元个数；在所述处理器类型为DSP时，所述计算单元的个数指DSP内核数，所述乘加器的个数指加法器和乘法器个数。5.一种面向雾计算的节点计算能力交互方法，其特征在于：在雾计算系统为集中式系统架构，包括多个低层节点和至少一个高层管理节点的情况下，所述低层节点向所述高层管理节点或者向所述低层节点，发送节点计算能力信息，所述高层管理节点接收到所述节点计算能力信息，并根据所述节点计算能力信息计算出所述低层节点的计算能力，以用于计算任务分配；在雾计算系统为分布式系统架构，仅包括位于同一逻辑层的多个节点的情况下，各节点通过请求-响应方式或者广播方式交互相应的节点计算能力信息，以用于计算任务分配。6.如权利要求5所述的节点计算能力交互方法，其特征在于：所述节点计算能力信息包括处理器类型、计算单元个数、频率以及每计算单元每周期执行的浮点操...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梦莹，周明拓，杨旸，王海峰，
申请(专利权)人：上海无线通信研究中心，
类型：发明
国别省市：上海,31