区块链使能的分布式计算任务卸载方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种区块链使能的分布式计算任务卸载方法及系统，所述方法包括：若获取到具有计算需求的节点所创建的计算任务交易，获取当前网络链路状态和各计算候选节点的特征；基于所述计算任务交易、当前网络链路状态和各计算候选节点的特征确定计算节点选择结果，并根据所述计算节点选择结果获取最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案；将所述最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案以及计算节点选择结果发布到区块链中。本发明专利技术实施例能够有效地提升计算效率同时满足计算任务的QoS需求。

Block Chain Enabled Distributed Computing Task Unloading Method and System

【技术实现步骤摘要】
区块链使能的分布式计算任务卸载方法及系统
本专利技术涉及区块链
，更具体地，涉及一种区块链使能的分布式计算任务卸载方法及系统。
技术介绍
随着移动设备的爆炸式增长，视频流服务和应用已经变得非常流行，在线视频显示出爆炸性的增长趋势，到2019年将占所有消费者互联网流量的80％。为了满足各种用户设备(智能电话、笔记本电脑和台式计算机、电视等)的需求，需要将源视频文件转换为不同格式(比特率、格式、分辨率、编解码器等)的视频文件，这个过程的计算量非常大且耗时。为了解决这个问题，基于云的视频转码平台(集中式视频转码平台)被认为是一种有效的解决方案，并且已经被很多知名公司如Netflix、AmazonPrime、Vimeo、Youtube等采用。目前，基于云的视频转码平台虽然能够提供高质量的视频转码服务，但是仍然存在一些问题：1)由于一般用户到云服务器的距离都比较远，所以视频发送和接收的往返时间比较长。2)上传和下载视频文件对回程链路造成很大的负担。3)视频转码服务的透明度和安全性都比较低。为了克服基于云的集中式视频转码平台的缺点，许多技术团队(如Transcodium等)尝试利用区块链技术实现“众包”式的计算卸载方式，并设计灵活的货币化机制。同时，随着终端设备存储和计算能力的不断增长，区块链可以通过D2D网络实现，从而构建一个分布式平台。与传统的基于云的视频转码平台相比，区块链使能的计算平台可以通过将较大的视频文件分割成小块并将它们分配给一组计算节点来提供更有效的视频转码服务，整个过程不需要任何中介。内容发布者通过D2D网络与计算节点直接进行交易，这可以减轻回程链路的负担。此外，加密的智能合约可以进一步确保视频转码任务(例如文件大小、文件时长、任务酬劳)的透明性和安全性。视频转码任务可以看成是计算任务卸载的一个例子，目前，基于区块链使能的计算任务卸载仍处于初级阶段。大多数区块链使能的计算平台随机地选择计算节点，或者只根据股权比例来选择计算节点(例如Theta，Livepeer)。并且目前区块链使能的协同计算的效率和可信度问题还没有得到很好的解决。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的区块链使能的分布式计算任务卸载方法及系统。第一方面，本专利技术实施例提供一种区块链使能的分布式计算任务卸载方法，包括：若获取到具有计算需求的节点所创建的计算任务交易，获取当前网络链路状态和各计算候选节点的特征；基于所述计算任务交易、当前网络链路状态和各计算候选节点的特征确定计算节点选择结果，并根据所述计算节点选择结果获取最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案；将所述最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案以及计算节点选择结果发布到区块链中，以供被选中的计算候选节点根据所述最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案执行计算任务；其中，所述计算节点选择结果为一组被选中的计算候选节点。第二方面，本专利技术实施例提供一种区块链使能的分布式计算任务卸载装置，包括：任务获取模块，用于若获取到具有计算需求的节点所创建的计算任务交易，获取当前网络链路状态和各计算候选节点的特征；任务分配模块，用于基于所述计算任务交易、当前网络链路状态和各计算候选节点的特征确定计算节点选择结果，并根据所述计算节点选择结果获取最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案；任务发布模块，用于将所述最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案以及计算节点选择结果发布到区块链中，以供被选中的计算候选节点根据所述最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案执行计算任务；其中，所述计算节点选择结果为一组被选中的计算候选节点。第三方面，本专利技术实施例提供一种区块链使能的分布式计算任务卸载系统，包括：区块链使能的分布式计算任务卸载装置、具有计算需求的节点和计算候选节点；其中，所述区块链使能的分布式计算任务卸载装置、具有计算需求的节点和计算候选节点处于同一区块链网络中；所述具有计算需求的节点用于对原始计算任务进行分块，并创建计算任务交易，将所述计算任务交易发布至区块链中，并抵押一部分代币在区块链中用于支付计算任务；所述计算候选节点用于根据所述最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案从所述具有计算需求的节点处下载原始计算任务分块后执行计算任务，在计算任务完成后向区块链提交计算任务完成声明并将计算后的结果发至所述具有计算需求的节点。第四方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的区块链使能的分布式计算任务卸载方法的步骤。第五方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的区块链使能的分布式计算任务卸载方法的步骤。本专利技术实施例提供的区块链使能的分布式计算任务卸载方法及系统，设计了一个计算节点的评估机制，以便于计算节点选择，该机制不仅考虑了候选节点的股权和信誉，而且考虑了它们的通信和计算能力；采用了两步决策方法，首先选择出一组计算节点，然后设计相关的计算任务调度、功率控制和资源分配方案；能够有效地实现计算收益的最大化、计算工作量的调度同时满足计算任务的QoS需求，提升计算效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种区块链使能的分布式计算任务卸载方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的区块链使能的D2D视频转码场景示意图；图3为本专利技术实施例提供的区块链使能的分布式计算任务卸载装置的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的区块链使能的分布式计算任务卸载系统的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的电子设备的实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。计算任务卸载对终端设备的计算和存储资源都提出了很高的要求，终端用户很难单独完成计算任务。为了解决这个问题，区块链技术可以提供一种行之有效的解决方案，利用其去中心化的特性可以实现设备到设备(DevicetoDevice,D2D)网络中分布式的协同计算。在区块链使能的D2D计算系统中，每个计算节点的计算能力和通信能力对计算效率有很大影响，这些都是应该考虑的因素。同时，为了提高计算节点的可信度，计算节点的选择需要引入信誉评价机制。此外，计算任务卸载任务的调度以及通信和计算资源的分配策略也会影响计算任务卸载效率。因此，为了提供可靠高效的计算服务，计算节点的选择、任务调度和资源分配方案的联合设计是一个很重要的问题。有鉴于此，本专利技术实施例提出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种区块链使能的分布式计算任务卸载方法，其特征在于，包括：若获取到具有计算需求的节点所创建的计算任务交易，获取当前网络链路状态和各计算候选节点的特征；基于所述计算任务交易、当前网络链路状态和各计算候选节点的特征确定计算节点选择结果，并根据所述计算节点选择结果获取最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案；将所述最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案以及计算节点选择结果发布到区块链中，以供被选中的计算候选节点根据所述最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案执行计算任务；其中，所述计算节点选择结果为一组被选中的计算候选节点。

【技术特征摘要】
1.一种区块链使能的分布式计算任务卸载方法，其特征在于，包括：若获取到具有计算需求的节点所创建的计算任务交易，获取当前网络链路状态和各计算候选节点的特征；基于所述计算任务交易、当前网络链路状态和各计算候选节点的特征确定计算节点选择结果，并根据所述计算节点选择结果获取最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案；将所述最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案以及计算节点选择结果发布到区块链中，以供被选中的计算候选节点根据所述最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案执行计算任务；其中，所述计算节点选择结果为一组被选中的计算候选节点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述计算任务交易、当前网络链路状态和各计算候选节点的特征确定计算节点选择结果，并根据所述计算节点选择结果获取最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案的步骤，具体为：采用两步决策方案：在第一阶段，基于所述计算任务交易、当前网络链路状态和计算候选节点的特征，利用基于DRL技术的计算节点选择算法选择一组计算节点，并在整个时段保持不变；在第二阶段，基于第一阶段的计算节点选择结果，DRL代理通过利用CSSCA算法求解随机优化问题来获得最优的计算任务调度策略、功率控制方案和计算资源分配方案。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用一个四重元组来描述所述计算候选节点的特征，其中，Sm为累计股份，Vm为信誉值，为最大发射功率，Fm为可用计算资源。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算任务交易中携带计算任务分块数量、计算任务QoS要求、计算任务分块长度和计算报酬。5.一种区块链使能的分布式计算任务卸载装置，其特征在于，包括：任务获取模块，用于若获取到具有计算需求的节点所创建的计算任务交易，获取当前网络链路状态和各计算候选节点的特征；任务分配模块，用于基于所述计算任务交易、当前网络链路状态和各计算候选节点的特征确定计算节点选择结果，并根据所述计算节点选择结果获取最优的计算任务...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕颖蕾，于非，刘梦婷，张勇，魏翼飞，滕俊杰，曹圆圆，李蓝林，周倩，王文俊，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11