一种车载云环境下基于动态优先级的任务调度方法技术

本发明专利技术公开了一种车载云环境下基于动态优先级的任务调度方法，该方法综合分析任务的传输时间、执行时间，任务剩余时间，通过一种加权求和的方式计算各个任务的优先级以生成初始的任务调度序列，即调度结果。本发明专利技术提出了一种重调度策略，该策略判断当前的调度结果能否满足所有任务的截止时间要求，以触发对当前调度结果的调整。如果需要调整，则搜索可用车载节点并对当前车载节点进行替换，替换后重新计算各个任务的优先级。本方法通过迭代判断任务完成时间和迭代计算优先级以完成调度结果的优化，从而提高车载云的服务成功率。从而提高车载云的服务成功率。

【技术实现步骤摘要】
一种车载云环境下基于动态优先级的任务调度方法


[0001]本专利技术涉及云计算和无线网络领域，特别是涉及一种车载云环境下基于动态优先级的任务调度方法。

技术介绍

[0002]随着智能移动终端的发展，大量的移动应用应运而生，如计算密集型应用、数据密集型应用等。然而，由于处理器性能、电池容量和存储容量的限制，现有的智能移动终端仍然不能满足一些计算密集型实时应用的延迟需求。车载云计算的出现帮助智能移动终端解决了这些问题。近年来，随着车载存储设备的出现、计算资源、通信能力的日益强大，车辆的功能也越来越强大。车辆现在被视为高计算能力的拥有者，数据收集和存储等服务的提供者。车载云是基于一组协作车辆而构成的的本地云。车辆将自己闲置的计算和存储资源贡献给其他车载终端或智能移动终端，以加快移动应用的运行速度。与蜂窝移动网络和其他云节点相比，车载云的优点是部署迅速、扩展灵活，成本非常低。通过使用车载云，移动应用的计算和数据存储被从移动设备卸载到云端。这突破了移动终端计算能力、存储空间和电池容量等资源限制，为移动用户提供了更加丰富的应用，减少了用户的响应时间，提高了用户体验。因此，为了提高服务质量，增加用户满意度，设计出一个车载云环境下的任务调度方案至关重要。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种车载云环境下基于动态优先级的任务调度方法，本专利技术通过迭代判断任务完成时间和迭代计算优先级以完成调度结果的优化，从而提高车载云的服务成功率。
[0004]目前车载云技术已经得到广泛应用，然而现有研究通常只考虑数据传输过程的调度或只考虑任务执行过程的调度，如round
‑
robin算法和min
‑
min算法；但是车载云的服务过程包含多个步骤：首先进行数据传输，接着处理数据即执行任务，最后把结果返回给用户；因此联合优化任务传输和任务执行是提升车载云服务质量的重要手段。
[0005]不同于现有技术，本专利技术综合考虑数据传输过程和任务执行过程，提出一种车载云环境下基于动态优先级的任务调度方法，合理利用车载云资源，提高云服务质量。
[0006]基于上述专利技术目的，本专利技术提出一种车载云环境下基于动态优先级的任务调度方法，包括如下步骤：
[0007]步骤S1、构建系统模型，通过系统模型计算任务的完成时间；
[0008]步骤S2、计算每个任务的优先级，选择优先级最高的任务并且为其分配车载节点进行处理，将被分配了车载节点的任务放入第一任务调度序列；
[0009]步骤S3、重复步骤S2直到所有的任务都能够到分配车载节点并且完成处理，然后形成第二任务调度序列或者出现某一任务无法完成的情形时，停止循环；
[0010]步骤S4、对出现某一任务无法完成的情形进行重调度处理。
[0011]进一步的，所述步骤S1具体为：
[0012]假设在单向且笔直的高速公路上有多辆从左至右匀速行驶的车辆，行驶速度记作v，车辆上设有车载节点，定义车载节点集N＝{n1,n2,
…
,n
m
}，表示为高速公路有m个车载节点；
[0013]高速公路划分成k个路段，记作S
j
(j＝1,2
…
k)，每个路段的长度记作L
j
(j＝1,2
…
k)；
[0014]高速公路的中心设有RSU，定义n
i
表示车载节点在路段S
i
上，n
i
到S
i
右边界的距离用c
i
表示，在RSU通信范围内的车辆构成车载云，当多个移动用户同时向RSU提出任务处理的请求时，形成任务集T＝{t1,t2,
…
,t
n
}，表示为有n个任务需要处理；
[0015]RSU从任务集T中选择一个任务，再从车载节点集N中选择一个车载节点处理该任务， RSU将移动用户所需的数据传输到该车载节点，数据传输完成后该车载节点开始执行任务，最终得到执行结果返回给移动用户；
[0016]若任务完成时间小于任务的截止时间，则视任务能够完成，否则，任务失败，
[0017]任务完成时间T
com
的表达式为：
[0018]T
com
＝T
dat
+T
wait
+T
exc (1)
[0019]公式(1)中，T
dat
为数据传输时间、T
exc
为任务执行时间，T
wait
为任务等待时间。
[0020]进一步的，所述数据传输时间T
dad
的具体计算为：
[0021]步骤S101、计算路段S
i
所能传输的最大数据量D
i
：
[0022][0023]公式(2)中，r
i
表示路段S
i
内的数据传输速率，L
i
表示路段S
i
的长度，V表示车辆的速度；
[0024]步骤S102、计算车载节点n
i
在整个高速公路上所能传输的最大数据量
[0025][0026]公式(3)中，D
i
表示路段S
i
所能传输的最大数据量，L
j
表示路段S
i+1
的长度，V表示车辆的速度，r
j
表示路段S
i+1
内的数据传输速率；
[0027]步骤S103、假设任务集T中任务t
j
所需要的数据量用表示，任务t
j
的数据传输时间T
dat
计算如下：
[0028]如果说明车载节点n
i
无法完成数据传输任务，该任务失败；
[0029]如果说明任务t
j
的数据传输活动在路段S
i
内即可完成，此时T
dat
表达式为：
[0030][0031]如果说明任务t
j
的数据传输活动需要在路段S
i+1
内完成，此时T
dat
表达式为：
[0032][0033]基于以上的方法，判断任务t
j
具体在哪个路段完成，最后得出T
dat
；
[0034]所述任务执行时间的表达式为：
[0035][0036]公式(6)U
exc
表示任务t
i
的计算负载，sp
j
表示车载节点n
i
的计算速度；
[0037]所述任务等待时间T
wait
具体为：
[0038]车载节点n
i
在执行任务t
j
之前，判断是否还有其他任务正在执行，若无其他任务，T<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载云环境下基于动态优先级的任务调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、构建系统模型，通过系统模型计算任务的完成时间；步骤S2、计算每个任务的优先级，选择优先级最高的任务并且为其分配车载节点进行处理，将被分配了车载节点的任务放入第一任务调度序列；步骤S3、重复步骤S2直到所有的任务都能够到分配车载节点并且完成处理，然后形成第二任务调度序列或者出现某一任务无法完成的情形时，停止循环；步骤S4、对出现某一任务无法完成的情形进行重调度处理。2.根据权利要求1所述的一种车载云环境下基于动态优先级的任务调度方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：假设在单向且笔直的高速公路上有多辆从左至右匀速行驶的车辆，行驶速度记作v，车辆上设有车载节点，定义车载节点集N＝{n1，n2，...，n
m
}，表示为高速公路有m个车载节点；高速公路划分成k个路段，记作S
j
(j＝1，2
…
k)，每个路段的长度记作L
j
(j＝1，2
…
k)；高速公路的中心设有RSU，定义n
i
表示车载节点在路段S
i
上，n
i
到S
i
右边界的距离用c
i
表示，在RSU通信范围内的车辆构成车载云，当多个移动用户同时向RSU提出任务处理的请求时，形成任务集T＝{t1，t2，...，t
n
}，表示为有n个任务需要处理；RSU从任务集T中选择一个任务，再从车载节点集N中选择一个车载节点处理该任务，RSU将移动用户所需的数据传输到该车载节点，数据传输完成后该车载节点开始执行任务，最终得到执行结果返回给移动用户；若任务完成时间小于任务的截止时间，则视任务能够完成，否则，任务失败，任务完成时间T
com
的表达式为：T
com
＝T
dat
+T
wait
+T
exc
ꢀꢀꢀꢀ
(1)公式(1)中，T
dat
为数据传输时间、T
exc
为任务执行时间，T
wait
为任务等待时间。3.根据权利要求2所述的一种车载云环境下基于动态优先级的任务调度方法，其特征在于，所述数据传输时间T
dat
的具体计算为：步骤S101、计算路段S
i
所能传输的最大数据量D
i
：公式(2)中，r
i
表示路段S
i
内的数据传输速率，L
i
表示路段S
i
的长度，V表示车辆的速度；步骤S102、计算车载节点n
i
在整个高速公路上所能传输的最大数据量在整个高速公路上所能传输的最大数据量公式(3)中，D
i
表示路段S
i
所能传输的最大数据量，L
j
表示路段S
i+1
的长度，V表示车辆的速度，r
j
表示路段S
i+1
内的数据传输速率；步骤S103、假设任务集T中任务t
j
所需要的数据量用表示，任务t
j
的数据传输时间T
dat
计算如下：如果说明车载节点n
i
无法完成数据传输任务，该任务失败；如果说明任务t
j
的数据传输活动在路段S
i
内即可完成，此时T
dat
表达式为：
如果说明任务t
j
的数据传输活动需要在路段S
i+1
内完成，此时T
dat
表达式为：基于以上的方法，判断任务t
j
具体在哪个路段完成，最后得出T
dat
；所述任务执行时间的表达式为：公式(6)U
exc
表示任务t
i
的计算负载，sp
j
表示车载节点n

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，韩鹏程，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：