网络节点间计算任务卸载平衡方法、系统、介质及设备技术方案

一种网络节点间计算任务卸载平衡方法、系统、介质及设备，包括：在终端节点周围的Ntotal个雾节点获取自身的处理性能数据；终端节点根据雾节点的处理性能数据，以预设逻辑计算得出所有Ntotal个备选雾节点的调度优先级信息；终端节点根据雾节点优先级信息，从Ntotal个雾节点选取N个雾节点作为终端节点计算任务的卸载目标节点；终端节点根据预设任务量计算逻辑计算任务分配信息，根据任务分配信息将计算任务划分为N+1个子任务，分别发送到被选取的N个雾节点和终端节点进行计算；雾节点根据计算过程中的实时性能信息更新自身的处理性能数据并发至终端节点。本发明专利技术解决了雾节点计算卸载不均、无法兼顾计算任务的延迟以及雾节点间能耗的公平性的技术问题。

Methods, systems, media and devices for computing task offload balance among network nodes

【技术实现步骤摘要】
网络节点间计算任务卸载平衡方法、系统、介质及设备
本专利技术涉及一种计算任务卸载方法，特别是涉及一种网络节点间计算任务卸载平衡方法、系统、介质及设备。
技术介绍
随着网络技术的不断发展，云计算逐渐广泛应用于生产和工作过程中，基于云的网络架构可以为终端节点提供强大的计算能力支持，从而终端节点不需要在本地进行大量数据计算。将计算和存储等网络功能移至云服务器也使得网络运营商可以更为高效和集中地对整个网络进行管理。然而，随着近年来终端节点的爆发式增长，例如智能手机、自动驾驶汽车、智能家居设备等等，网络中每时每刻都会产生海量的待处理数据。这些海量数据给网络链路带来了沉重的负担。同时，位置固定的，距离终端节点较远的云服务器也将带来无法接受的处理延迟，并且缺乏对于移动性和安全性的支持，雾计算网络有望解决现有基于云的网络中存在的链路负担过重，延迟过大等问题。终端节点的计算任务被卸载到多个雾节点进行计算以降低计算任务的延迟。目前对于雾计算网络能耗问题的研究大多集中于任务计算的总体能耗。然而，如何在终端附近的多个雾节点之间进行公平高效的计算任务卸载，对于提升无源雾节点的续航水平具有重要意义，在未来的5G系统中，将会有无处不在的大量雾节点。终端节点的计算任务可以卸载到这些雾节点上进行计算，而这些雾节点可以根据需要灵活地进行功能配置来满足不同的终端应用需求。雾计算网络的能耗问题一直是理论研究和网路设计的热点。这些雾节点中的一部分为专用的本地服务器，具有强大的计算能力并且为有源供电；另外一部分是一些较小的无源网络节点，这些节点在空闲时可以提供自身的计算能力为其他节点进行任务卸载。只追求时延和总能耗的最小化，会造成一些雾节点的能耗过高而降低其续航能力。从而，根据雾节点的任务卸载能力和功耗以及节点特性进行终端计算任务的公平性卸载具有很重要的研究意义。综上，现有技术针对雾计算网络中计算任务卸载的相关技术，主要是在满足雾节点能耗阈值的条件下，如何使得计算任务的时延更小，目前尚未有综合考虑雾节点的数据处理能力、能耗以及节点特性来进行计算任务卸载的技术，其次，雾计算网络中针对降低能耗的相关技术，均为考虑计算任务处理的总能耗与网络性能的折衷。此类技术会造成一些距离终端比较近的雾节点承担过多的计算任务，付出较大的能耗。尤其对于无源的雾节点，此类技术将大大降低其电池续航能力，现有技术中存在无法兼顾计算任务的延迟以及雾节点间能耗的公平性、雾节点计算任务卸载不均衡，近距离雾节点消耗能耗大、无源雾节点异常下线、损害雾节点电池续航力的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种网络节点间计算任务卸载平衡方法、系统、介质及设备，应用于机动车辆的启动过程中，为解决现有技术中存在的无法兼顾计算任务的延迟以及雾节点间能耗的公平性、雾节点计算任务卸载不均衡，近距离雾节点消耗能耗大、无源雾节点异常下线、损害雾节点电池续航力的技术问题，本专利技术提供网络节点间计算任务卸载平衡方法、系统、介质及设备，一种网络节点间计算任务卸载平衡方法，包括：在终端节点周围的Ntotal个雾节点获取自身的处理性能数据；终端节点根据雾节点的处理性能数据，以预设逻辑计算得出所有Ntotal个备选雾节点的调度优先级信息；终端节点根据雾节点优先级信息，从Ntotal个雾节点选取N个雾节点作为终端节点计算任务的卸载目标节点；终端节点根据预设任务量计算逻辑计算任务分配信息，根据任务分配信息将计算任务划分为N+1个子任务，分别发送到被选取的N个雾节点和终端节点进行计算；雾节点根据计算过程中的实时性能信息更新自身的处理性能数据并发至终端节点。于本专利技术的一实施方式中，在终端节点周围的Ntotal个雾节点获取自身的处理性能数据，包括：获取雾节点i的处理性能数据；分析雾节点i的处理性能数据，获取雾节点i的计算速率Ci和传输速率Ti；根据公式：计算计算速率Ci和传输速率Ti得雾节点i的处理能力Ri；根据处理性能数据获取历史能耗其中i为雾节点序号；向终端节点发送处理能力Ri和历史能耗于本专利技术的一实施方式中，终端节点根据雾节点的处理性能数据，以预设逻辑计算得出所有Ntotal个备选雾节点的调度优先级信息，包括：获取每一雾节点的处理能力Ri和历史能耗获取每一雾节点对应的调度优先级参数λi；根据公式：计算处理能力Ri和历史能耗得雾节点i的调度优先级Mi。于本专利技术的一实施方式中，终端节点根据雾节点优先级信息，从Ntotal个雾节点选取N个雾节点作为终端节点计算任务的卸载目标节点，包括：获取雾节点i的调度优先级Mi；终端节点对所有雾节点的调度优先级Mi进行对比；根据调度优先级Mi从Ntotal个雾节点中选取N雾节点。于本专利技术的一实施方式中，终端节点根据预设任务量计算逻辑计算任务分配信息，根据任务分配信息将计算任务划分为N+1个子任务，分别发送到被选取的N个雾节点和终端节点进行计算，包括：获取终端节点的计算任务总量L；根据公式：计算雾节点i的雾节点任务量Li，其中Ri为雾节点i的处理能力值，CT雾节点传输速率；获取雾节点任务量Li，根据公式计算得终端节点任务量LT；终端节点根据雾节点任务量Li和终端节点任务量LT将计算任务卸载至雾节点i和终端节点进行计算。本专利技术的一实施方式中，雾节点根据计算过程中的实时性能信息更新自身的处理性能数据并发至终端节点，包括：获取雾节点i在本次卸载运算过程中的实时功耗Ei；根据公式：计算雾节点i的历史平均功耗其中，α为遗忘因子，为历史能耗；发送历史平均功耗至终端节点供历史功耗更新。于本专利技术的一实施方式中，一种网络节点间计算任务卸载平衡系统，包括：处理性能获取模块、优先级信息模块、雾节点选取模块、任务卸载模块和性能更新模块；处理性能获取模块，用于在终端节点周围的Ntotal个雾节点获取自身的处理性能数据；优先级信息模块，用于终端节点根据雾节点的处理性能数据，以预设逻辑计算得出所有Ntotal个备选雾节点的调度优先级信息，优先级信息模块与处理性能获取模块连接；雾节点选取模块，用于终端节点根据雾节点优先级信息，从Ntotal个雾节点选取N个雾节点作为终端节点计算任务的卸载目标节点，雾节点选取模块与优先级信息模块连接；任务卸载模块，用于终端节点根据预设任务量计算逻辑计算任务分配信息，根据任务分配信息将计算任务划分为N+1个子任务，分别发送到被选取的N个雾节点和终端节点进行计算，任务卸载模块与雾节点选取模块连接；性能更新模块，用于雾节点根据计算过程中的实时性能信息更新自身的处理性能数据并发至终端节点，性能更新模块与任务卸载模块连接。于本专利技术的一实施方式中，处理性能获取模块，包括：雾节点性能获取模块、速率获取模块、处理能力计算模块、历史能耗模块和性能信息发送模块；雾节点性能获取模块，用于获取雾节点i的处理性能数据；速率获取模块，用于分析雾节点i的处理性能数据，获取雾节点i的计算速率Ci和传输速率Ti；处理能力计算模块，用于根据公式：计算计算速率Ci和传输速率Ti得雾节点i的处理能力Ri，处理能力计算模块与雾节点性能获取模块连接，处理能力计算模块与速率获取模块连接；历史能耗模块，用于根据处理性能数据获取历史能耗其中i为雾节点序号，历史能耗模块与处理能力计算模块连接；性能信息发送本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网络节点间计算任务卸载平衡方法，其特征在于，包括：在终端节点周围的Ntotal个雾节点获取自身的处理性能数据；所述终端节点根据雾节点的所述处理性能数据，以预设逻辑计算得出所有Ntotal个备选雾节点的调度优先级信息；所述终端节点根据所述雾节点优先级信息，从所述Ntotal个雾节点选取N个雾节点作为所述终端节点计算任务的卸载目标节点；所述终端节点根据预设任务量计算逻辑计算任务分配信息，根据所述任务分配信息将计算任务划分为N+1个子任务，分别发送到被选取的N个雾节点和终端节点进行计算；所述雾节点根据计算过程中的实时性能信息更新自身的处理性能数据并发至所述终端节点。

【技术特征摘要】
1.一种网络节点间计算任务卸载平衡方法，其特征在于，包括：在终端节点周围的Ntotal个雾节点获取自身的处理性能数据；所述终端节点根据雾节点的所述处理性能数据，以预设逻辑计算得出所有Ntotal个备选雾节点的调度优先级信息；所述终端节点根据所述雾节点优先级信息，从所述Ntotal个雾节点选取N个雾节点作为所述终端节点计算任务的卸载目标节点；所述终端节点根据预设任务量计算逻辑计算任务分配信息，根据所述任务分配信息将计算任务划分为N+1个子任务，分别发送到被选取的N个雾节点和终端节点进行计算；所述雾节点根据计算过程中的实时性能信息更新自身的处理性能数据并发至所述终端节点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在终端节点周围的Ntotal个雾节点获取自身的处理性能数据，包括：获取所述雾节点i的所述处理性能数据；分析所述雾节点i的所述处理性能数据，获取所述雾节点i的计算速率Ci和传输速率Ti；根据公式：计算所述计算速率Ci和所述传输速率Ti得所述雾节点i的处理能力Ri；根据所述处理性能数据获取历史能耗其中i为所述雾节点序号；向所述终端节点发送所述处理能力Ri和所述历史能耗3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述所述终端节点根据雾节点的所述处理性能数据，以预设逻辑计算得出所有Ntotal个备选雾节点的调度优先级信息，包括：获取每一所述雾节点的所述处理能力Ri和所述历史能耗获取每一所述雾节点对应的调度优先级参数λi；根据公式：计算所述处理能力Ri和所述历史能耗得所述雾节点i的所述调度优先级Mi。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端节点根据所述雾节点优先级信息，从所述Ntotal个雾节点选取N个雾节点作为所述终端节点计算任务的卸载目标节点，包括：获取雾节点i的调度优先级Mi；所述终端节点对所有所述雾节点的所述调度优先级Mi进行对比；根据所述调度优先级Mi从Ntotal个所述雾节点中选取N雾节点。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所述终端节点根据预设任务量计算逻辑计算任务分配信息，根据所述任务分配信息将计算任务划分为N+1个子任务，分别发送到被选取的N个雾节点和终端节点进行计算，包括：获取所述终端节点的计算任务总量L；根据公式：计算雾节点i的雾节点任务量Li，其中Ri为所述雾节点i的处理能力值，CT雾节点传输速率；获取所述雾节点任务量Li，根据公式计算得终端节点任务量LT；所述终端节点根据所述雾节点任务量Li和所述终端节点任务量LT将所述计算任务卸载至所述雾节点i和所述终端节点进行计算。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所述雾节点根据计算过程中的实时性能信息更新自身的处理性能数据并发至所述终端节点，包括：获取雾节点i在本次卸载运算过程中的实时功耗Ei；根据公式：计算雾节点i的历史平均功耗其中，α为遗忘因子，为历史能耗；发送历史平均功耗至所述终端节点供历史功耗更新。7.一种网络节点间计算任务卸载平衡系统，其特征在于，包括：处理性能获取模块、优先级信息模块、雾节点选取模块、任务卸载模块和性能更新模块；所述处理性能获取模块，用于在终端节点周围的Ntotal个雾节点获取自身的处理性能数据；所述优先级信息模块，用于所述终端节点根据雾节点的所述处理性能数据，以预设逻辑计算得出所有Ntotal个备选雾节点的调度优先级信息；所述雾节点选取模块，用于所述终端节点根据所述雾节点优先级信息，从所述Ntotal个雾节点选取N个雾节点作为所述终端节...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旸，张国威，沈斐，姚薇，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海无线通信研究中心，
类型：发明
国别省市：上海,31