基于异构负载互补的边缘服务器部署方法及应用技术

本发明专利技术揭示了一种基于异构负载互补的边缘服务器部署方法及应用，其中该方法包括：确定目标区域内各子区域的阶段负载；根据各子区域的阶段负载，确定各子区域的分段效益函数；根据各子区域的分段效益函数，部署目标区域内的边缘服务器。本发明专利技术的优点在于在部署边缘服务器的过程中，考虑了区域负载的周期性差异，利用不同子区域之间负载规律可能互补的特点，进行差异分析，从而在负载互补的区域可以适当减少边缘服务器的部署数量，从而节约了计算资源，提高网络服务质量。

Deployment method and application of edge server based on heterogeneous load complementation

【技术实现步骤摘要】
基于异构负载互补的边缘服务器部署方法及应用
本专利技术属于移动边缘计算
，具体涉及一种基于异构负载互补的边缘服务器部署方法、以及应用该方法部署的服务器网络。
技术介绍
在5G技术快速发展的驱动下，为了满足很多低延迟场景的需求，传统的MCC(移动云计算)开始逐渐转变为MEC(移动边缘计算)。在MCC中，在面对巨大的数据量的前提下如何保证服务的QoS仍然是一个挑战。与此同时，MEC系统具有时延低、带宽高、实时性强等特点，通过卸载部分或者全部任务在更靠近用户的边缘服务器上执行，计算质量比如设备能量消耗、传输时延、节省带宽等都可以得到很大的提高。在移动边缘计算中，云中心的计算、存储、网络等计算资源被下沉到距离用户更近的边缘服务器上目的是减少传输和响应时延。然而在MEC系统中，第一步就是要合理的部署边缘服务器。考虑到边缘设备众多、分布不均匀并且边缘用户的使用行为很难预测，如何在给定有限的服务器的前提下合理的部署它们是一个急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术一实施例提供一种基于异构负载互补的边缘服务器部署方法及应用，用于解决现有技术中无法在给定有限服务器计算资源的前提下，合理部署的问题，该方法包括：确定目标区域内各子区域的阶段负载；根据各子区域的所述阶段负载，确定各子区域的分段效益函数；根据各子区域的所述分段效益函数，部署目标区域内的边缘服务器。一实施例中，根据各子区域的所述分段效益函数，部署目标区域内的边缘服务器，具体包括：根据各子区域所述分段效益函数，确定各子区域在各个阶段的效益梯度；根据各子区域在各个阶段的效益梯度大小，为目标区域内各子区域部署边缘服务器。一实施例中，根据各子区域在各个阶段的效益梯度大小，为目标区域内各子区域部署边缘服务器，具体包括：确定各子区域在各个阶段中的最大效益梯度；依照最大效益梯度递减的顺序，依次为各子区域部署第一轮边缘服务器。一实施例中，在为各子区域部署第一轮边缘服务器后，还包括：确定各子区域在各个阶段中的次大效益梯度；依照次大效益梯度递减的顺序，依次为各子区域部署第二轮边缘服务器。一实施例中，所述方法具体包括：根据目标区域内各子区域的归属场景，确定各子区域的阶段负载。一实施例中，各子区域在任意时刻的效益等于相应时刻的负载和计算能力中的较小值。一实施例中，各子区域的分段效益函数为梯度递减函数。本申请还提供一种基于异构负载互补的服务器网络，包括云中心以及所述云中心通信的多个边缘服务器，所述多个边缘服务器利用如上所述的方法部署于目标区域的各子区域内。一实施例中，所述服务器网络配置给延迟敏感型任务的优先级大于配置给延迟容忍型任务的优先级。一实施例中，当所述边缘服务器中的负载达到预先设置的百分占比时，所述服务器网络被配置为：所述负载达到预先设置的百分占比时的边缘服务器停止接收延迟容忍型任务；将所述负载达到预先设置的百分占比时的边缘服务器对应子区域的延迟容忍型任务发送至所述云中心执行。与现有技术相比，本专利技术在部署边缘服务器的过程中，考虑了区域负载的周期性差异，利用不同子区域之间负载规律可能互补的特点，进行差异分析，从而在负载互补的区域可以适当减少边缘服务器的部署数量，从而节约了计算资源，提高网络服务质量。附图说明为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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是本申请一实施方式中基于异构负载互补的边缘服务器部署方法的流程图；图2是本申请一实施方式中基于异构负载互补的边缘服务器部署方法的应用场景图；图3是本申请一实施方式中基于异构负载互补的边缘服务器部署方法的效益函数图；图4是本申请一实施方式中基于异构负载互补的边缘服务器部署方法的总效益组成图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。参图1，介绍本申请基于异构负载互补的边缘服务器部署方法的一具体实施方式。在本实施方式中，该方法包括：S11、确定目标区域内各子区域的阶段负载。目标区域可以是指一定范围内的物理区域，本申请的方案旨在于该目标区域内进行边缘服务器的部署，以满足目标区域内用户终端的任务执行请求。用户终端可以是与服务器之间进行无线通信的任何功能终端，示范性地，例如移动电话、平板电脑、便携式电脑等。本申请中，将目标区域分为多个的子区域。例如，将一个工业区与该工业区毗邻的住宅区分别作为一个子区域，这是因为，工业区和住宅区具有不同的负载情况，通常工业区在工作时间具有较大的负载而非工作时间的负载较小，而住宅区则相反，在工作时间具有较小的负载而非工作时间的负载较大。以此类推，本申请中，我们还可以设定商业区、休闲娱乐区等多种功能场景，并将目标区域中该些功能场景划分为一个个的子区域。相适应地，本申请中通过根据目标区域内各子区域的归属场景，确定各子区域的阶段负载。各子区域可以根据归属的功能场景的不同，确定负载不同的若干阶段，例如某商业区晚上22:00到早上9:00为非工作时间，具有最小的负载200,；早上9:00到11:00具有稍大的负载300；而早上11:00到晚上22:00之间具有最大的负载600，则该商业区被确定为具有三个阶段负载。当然，在各个确定的阶段内，实际的负载并非是恒定值，这里确定的负载可以是各个阶段内典型的负载值或者平均的负载值等。S12、根据各子区域的所述阶段负载，确定各子区域的分段效益函数。在本实施方式中，各子区域的分段效益函数为梯度递减函数。也即，在随着计算能力投入的增大的方向上，各个阶段能获得的效益比例是逐渐减小的。初始投入的计算能力往往能获得相对明显的效益提升，而在进入到另一个阶段时，投入计算能力往往能获得的效益相对较少。当投入的计算能力达到一定值时，再继续投入计算能力也不能获得更多的效益，而受限于负载。也即，各子区域在任意时刻的效益等于相应时刻的负载和计算能力中的较小值。S13、根据各子区域的所述分段效益函数，部署目标区域内的边缘服务器。具体地，首先根据各子区域所述分段效益函数，确定各子区域在各个阶段的效益梯度；再根据各子区域在各个阶段的效益梯度大小，为目标区域内各子区域部署边缘服务器。效益梯度反应了能获得的效益与投入的计算能力的关联关系，效益梯度越大反应投入相同计算能力能获得的效益越大，因此，在部署边缘服务器时优先考虑覆盖这些效益梯度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于异构负载互补的边缘服务器部署方法，其特征在于，所述方法包括：/n确定目标区域内各子区域的阶段负载；/n根据各子区域的所述阶段负载，确定各子区域的分段效益函数；/n根据各子区域的所述分段效益函数，部署目标区域内的边缘服务器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于异构负载互补的边缘服务器部署方法，其特征在于，所述方法包括：
确定目标区域内各子区域的阶段负载；
根据各子区域的所述阶段负载，确定各子区域的分段效益函数；
根据各子区域的所述分段效益函数，部署目标区域内的边缘服务器。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各子区域的所述分段效益函数，部署目标区域内的边缘服务器，具体包括：
根据各子区域所述分段效益函数，确定各子区域在各个阶段的效益梯度；
根据各子区域在各个阶段的效益梯度大小，为目标区域内各子区域部署边缘服务器。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据各子区域在各个阶段的效益梯度大小，为目标区域内各子区域部署边缘服务器，具体包括：
确定各子区域在各个阶段中的最大效益梯度；
依照最大效益梯度递减的顺序，依次为各子区域部署第一轮边缘服务器。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在为各子区域部署第一轮边缘服务器后，还包括：
确定各子区域在各个阶段中的次大效益梯度；
依照次大效益梯度递减的顺序，依次为各子区域部署第二轮边缘服务器。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，邱建军，秦小麟，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32