一种基于系统状态的任务调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于系统状态的任务调度方法，包括：在MEC服务器覆盖范围内，用户向服务器发起任务请求，任务请求进入服务器缓冲区的任务队列进行排队；服务器对任务队列中的任务请求进行调度，任务请求通过服务器计算模式或者用户移动设备计算模式进行处理；处理任务请求的调度根据系统状态不同情况选择不同的调度策略；服务器每隔一段时间更新系统状态并对调度策略做出选择；根据公式寻找使通信数据量最小的调度策略；服务器选择最优调度策略，服务器选择以MEC计算模式或本地计算模式对任务进行处理。本发明专利技术利用用户移动设备的计算和存储资源换取了通信数据量消耗的减少，优化任务的处理时延，提升用户的服务质量，减轻服务器的负担。

A task scheduling method based on system state

The invention discloses a task scheduling method based on the state of the system, including: the MEC server within the coverage area of the user to the server, initiate the task request task request to enter the server buffer queue server on the task queue; the task queue task request scheduling, task requests through the server computing mode or user mobile computing devices mode of processing; choose different scheduling strategies according to different system state processing task scheduling of requests; server is updated every time the state of the system and make a choice of scheduling strategy; according to the formula for the minimum amount of the communication data scheduling strategy; the server selects the optimal scheduling strategy, the server selects MEC computing mode or local computing mode working on a task. The invention utilizes the computing and storage resources of the user mobile device to exchange data consumption reduction, optimize the processing delay of the task, enhance the service quality of the users, and lighten the burden of the server.

【技术实现步骤摘要】
一种基于系统状态的任务调度方法
本专利技术涉及到通信数据处理领域，尤其涉及到一种基于系统状态的任务调度方法。
技术介绍
由于智能手机，平板电脑等移动设备的产业化，基于移动设备的移动互联网应用数量也呈爆发式的增长。这些应用会产生大量的通信数据量，同时也会造成巨大的计算资源消耗。为解决上述问题，移动通信行业提出了移动边缘计算(MEC)这一概念，MEC是一种通过在移动无线接入网的边缘设置移动边缘计算服务器，为用户提供计算，存储资源的新兴模式。MEC服务器可以将覆盖范围内的用户的一部分计算任务转移到MEC服务器上进行计算，利用MEC服务器强大的计算资源减少计算时延，从而提高用户体验。设计合理的任务调度策略，是MEC技术的关键。通过合理的任务调度策略，可以有效地利用MEC服务器的计算，存储资源以及信道的带宽，减少应用的处理时延，降低用户移动设备的功率消耗，可以在一定程度上解决移动设备功率低，计算资源少的问题。因此，对于MEC调度策略的研究近年来得到了广泛的关注。国内外的学者基于功率控制策略，计算资源分配策略等等方面，或最小化移动设备的功率消耗，或最小化应用的处理时延，或者两者同时进行，已经在这方面取得了明显的成就。然而，MEC也面临着两个挑战。其一是MEC服务器与用户移动设备之间巨大的通信数据量消耗，这势必会成为未来5G网络的一个巨大的挑战。其二是MEC仅利用了网络边缘节点的计算和存储资源，如果有效利用用户移动设备的计算和存储资源，通信数据量的消耗也能显著地减少。
技术实现思路
本专利技术考虑对若干个源文件进行计算，从而生成目标文件的计算应用。所有的源文件都缓存在MEC服务器中，用户的移动设备中缓存了一部分最流行的源文件。当用户移动设备有一个新的计算任务产生时，该任务可以由用户移动设备处理，也可以由MEC服务器处理。在MEC计算模式下，MEC服务器需要对所有的源文件进行计算，再由MEC服务器将处理完成的目标文件交付给用户的移动设备。而在用户移动设备计算的模式下，MEC服务器只需要给用户的移动设备发送没有缓存在用户移动设备中的源文件，再由用户的移动设备完成计算任务。由于MEC服务器比用户的移动设备具有更多的计算资源，因此在MEC计算的模式下，任务的处理时延会更少，但是MEC计算模式也会导致更多的传输数据量消耗。在用户移动设备计算模式下，消耗的通信数据量会更小，但是由于用户移动设备的计算资源有限，任务处理的时延会更长。单一的MEC计算模式或用户移动设备计算模式都不能满足要求。因此本专利技术通过设计合理的调度策略来解决以上问题，本专利技术的目的就是提出了一种基于系统状态的任务调度方法，在保证任务的处理时延比较小的情况下，来减小用户移动设备和MEC服务器之间的通信数据量消耗，从而提高用户体验。为实现上述目的，本专利技术是根据以下技术方案实现的：一种移动边缘计算中的任务调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：在MEC服务器覆盖范围内，用户向MEC服务器发起任务请求，任务请求进入MEC服务器缓冲区的任务队列进行排队，等待之前的任务完成；步骤S2：MEC服务器对任务队列中的任务请求进行调度，任务请求通过MEC计算模式或者用户移动设备计算模式进行处理；步骤S3：处理任务请求的调度原则以队列状态，MEC服务器CPU状态以及用户移动设备CPU状态组成的系统状态为基准，根据系统状态不同情况选择不同的调度策略；步骤S4：MEC服务器每隔一段时间更新一次系统状态并对调度策略做出选择；步骤S5：寻找使通信数据量最小的调度策略，调度策略由下式决定：L(t)＝-Q(t)U(t)+VD(t)，其中，Q(t)表示t时刻任务队列中任务的个数，U(t)表示该调度策略调度的任务数量，D(t)表示该调度策略所需要消耗的通信数据量，V是一个控制参数，当V增大，则处理一个任务的平均时延增加而处理一个任务平均所需要消耗的通信数据量减少，当V减小，则处理一个任务的平均时延减少而处理一个任务平均所需要消耗的通信数据量增加；步骤S6：MEC服务器选择使L(t)取得最小值的调度策略作为t时刻的最优调度策略；步骤S7：根据所选择的调度策略，MEC服务器选择以MEC计算模式或本地计算模式对任务进行处理。上述技术方案中，所述MEC计算模式是指MEC服务器对任务请求中的每个源文件进行计算并生成目标文件，然后将目标文件发送给用户的移动设备。上述技术方案中，所述用户移动设备计算模式是指MEC服务器向用户的移动设备发送任务请求中未被缓存在移动设备上的源文件，并且相同的源文件只发送一次，用户的移动设备接收到所有源文件后，对所有的源文件进行计算并生成目标文件。上述技术方案中，系统状态包括以下五种情况：MEC服务器和用户的移动设备都有正在处理的任务或者任务队列中不存在任务请求，则任务不能被调度；或者MEC服务器没有正在处理的任务，用户移动设备有正在处理的任务，任务队列中存在一个以上任务，则调度一个任务给MEC服务器，或者不进行调度；或者用户移动设备没有正在处理的任务，MEC服务器有正在处理的任务，任务队列中存在一个以上任务，则调度一个任务给用户移动设备，或者不进行调度；或者MEC服务器与用户移动设备没有正在处理的任务，任务队列中只有一个任务，则调度一个任务给MEC服务器，或者调度一个任务给用户移动设备，或者不进行调度；或者MEC服务器与用户移动设备没有正在处理的任务，任务队列中存在两个以上任务，则将两个任务分别调度给MEC服务器和用户移动设备，或者只调度一个任务给MEC服务器，或者只调度一个任务给用户移动设备，或者不进行调度。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术合理利用了用户移动设备的计算能力和缓存能力。系统通过将一部分计算任务转移到用户的移动设备上计算，利用用户移动设备的计算和存储资源换取了通信数据量消耗的减少。此外，本专利技术的调度策略同时可以优化任务的处理时延，对于用户移动设备的计算能力与缓存能力的利用同时提高了整个系统的计算能力，提升了用户的服务质量，减轻了MEC服务器的负担。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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它附图。图1为本专利技术的用户向基站发送任务请求示意图；图2为本专利技术的流程示意图。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。图1为本专利技术的用户向基站发送任务请求示意图；本专利技术有一个基站及与之相连的MEC服务器，基站与用户的移动设备之间通过无线信道相连接，MEC服务器上缓存有所有的源文件，用户的移动设备中也缓存有部分源文件。用户的移动设备和MEC服务器都能对源文件进行处理从而生成目标文件。用户的移动设备通过无线信道及基站向MEC服务器发起任务请求。MEC服务器接收到任务请求之后，将任务请求缓存在任务队列中。基站覆盖范围内的一个用户向基站发送请求，请求将若干个缓存在MEC服务器上的源文件计算成一个目标文件并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于系统状态的任务调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：在MEC服务器覆盖范围内，用户向MEC服务器发起任务请求，任务请求进入MEC服务器缓冲区的任务队列进行排队，等待之前的任务完成；步骤S2：MEC服务器对任务队列中的任务请求进行调度，任务请求通过MEC计算模式或者用户移动设备计算模式进行处理；步骤S3：处理任务请求的调度原则以队列状态，MEC服务器CPU状态以及用户移动设备CPU状态组成的系统状态为基准，根据系统状态不同情况选择不同的调度策略；步骤S4：MEC服务器每隔一段时间更新一次系统状态并对调度策略做出选择；步骤S5：寻找使通信数据量最小的调度策略，调度策略由下式决定：L(t)＝‑Q(t)U(t)+VD(t)，其中，Q(t)表示t时刻任务队列中任务的个数，U(t)表示该调度策略调度的任务数量，D(t)表示该调度策略所需要消耗的通信数据量，V是一个控制参数，当V增大，则处理一个任务的平均时延增加而处理一个任务平均所需要消耗的通信数据量减少，当V减小，则处理一个任务的平均时延减少而处理一个任务平均所需要消耗的通信数据量增加；步骤S6：MEC服务器选择使L(t)取得最小值的调度策略作为t时刻的最优调度策略；步骤S7：根据所选择的调度策略，MEC服务器选择以MEC计算模式或本地计算模式对任务进行处理。...

【技术特征摘要】
1.一种基于系统状态的任务调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：在MEC服务器覆盖范围内，用户向MEC服务器发起任务请求，任务请求进入MEC服务器缓冲区的任务队列进行排队，等待之前的任务完成；步骤S2：MEC服务器对任务队列中的任务请求进行调度，任务请求通过MEC计算模式或者用户移动设备计算模式进行处理；步骤S3：处理任务请求的调度原则以队列状态，MEC服务器CPU状态以及用户移动设备CPU状态组成的系统状态为基准，根据系统状态不同情况选择不同的调度策略；步骤S4：MEC服务器每隔一段时间更新一次系统状态并对调度策略做出选择；步骤S5：寻找使通信数据量最小的调度策略，调度策略由下式决定：L(t)＝-Q(t)U(t)+VD(t)，其中，Q(t)表示t时刻任务队列中任务的个数，U(t)表示该调度策略调度的任务数量，D(t)表示该调度策略所需要消耗的通信数据量，V是一个控制参数，当V增大，则处理一个任务的平均时延增加而处理一个任务平均所需要消耗的通信数据量减少，当V减小，则处理一个任务的平均时延减少而处理一个任务平均所需要消耗的通信数据量增加；步骤S6：MEC服务器选择使L(t)取得最小值的调度策略作为t时刻的最优调度策略；步骤S7：根据所选择的调度策略，MEC服务器选择以MEC计算模式或本地计算模式对任务进行处理。2.根据权利要求1所述的一种基于系统状态的任务调度方法，其特征在于，所述M...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨啸，陈智勇，李奎奎，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31