一种面向微云联盟的时延和利润感知的任务迁移方法技术

一种面向微云联盟的时延和利润感知的任务迁移方法，具体包括以下步骤：S1：构建面向微云联盟的任务迁移场景下的时延计算模型、服务提供商收益和定价模型以及任务时变报价函数模型；S2：根据步骤S1得到的结果，提出一种基于贪心策略的时延感知和利润最大化的分布式任务迁移算法。本发明专利技术利用基于时延感知和利润最大化的贪心策略使得服务提供商在保障任务时延要求的同时以更大的收益服务更多的任务请求，根据服务提供商本地资源使用率和联盟资源价格的实时状况对任务的迁移决策进行灵活选择，即使在服务提供商本地资源使用率较高的情况下，也能够尽力为任务提供低时延的服务，提高用户体验质量，同时最大化微云联盟系统服务提供商总收益。提供商总收益。提供商总收益。

【技术实现步骤摘要】
一种面向微云联盟的时延和利润感知的任务迁移方法


[0001]本专利技术涉及边缘计算领域，尤其设及一种面向微云联盟的时延和利润感知的任务迁移方法。

技术介绍

[0002]随着物联网的快速发展，为了解决移动设备的资源匮乏和高时延、计算密集型任务要求等问题，提出了边缘计算架构。相比于传统的云计算，边缘计算通过将服务器部署在靠近用户的网络边缘从而能够以低时延和高带宽为用户提供服务，但是同时也存在着资源受限的问题。传统的边缘系统中服务提供商倾向于根据所服务的用户特征建立独有的边缘计算环境，在任务高峰期可能会出现资源不足问题，如果通过扩建基础设施解决问题，会带来高额的部署成本，为了解决这一问题，提出了微云联盟的概念。多个微云服务提供商可以通过这种方式共享资源和负载。但是，由于移动用户往往在网络边缘的分布不均匀，导致微云服务器的负载不均匀，因此，设计合理的任务迁移策略去解决边缘负载不均匀问题尤为重要。
[0003]近些年来，许多学者在边缘计算系统中的任务迁移研究取得了比较好的效果，但基本上都集中于任务能耗和时延的优化，同时把重心放在多微云协作的边缘计算场景，当任务数量过多时，不能很好的处理资源负载和任务时延要求等问题，这将一定程度上影响服务提供商的收益和降低移动用户服务体验。目前国内针对微云联盟场景下的任务迁移研究较少，同时这些研究均大多没有考虑不同微云服务提供商之间资源价格异构性的影响，也没有考虑服务提供商之间认证时延及任务响应时延对用户报价的影响。在任务高峰期时服务提供商只能通过高成本的基础设施扩建或者使用高时延的远程云计算，导致微云服务提供商收益降低，同时降低用户服务体验。
[0004]综上所述，设计一个合适的面向微云联盟架构的任务迁移方法，从而以更低的成本使得服务提供商可以服务更多的用户任务，同时满足任务时延要求十分有必要。由此解决单一的服务提供商资源匮乏问题，为服务提供商带来更高收入的同时满足用户时延要求。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提出一种面向微云联盟的时延和利润感知的任务迁移方法，该方法综合考虑认证时延、联盟资源价格异构性以及任务响应时延对任务报价的影响，根据任务时延需求特性将任务进行划分，分别以时延和利润为优化目标，设计了一种基于贪心策略的分布式迁移方法寻找最佳任务迁移策略。应用本专利技术能够使得服务提供商更合理的进行任务调度，同时有更多的选择以更小的成本执行更多的任务请求，对资源的有效利用有着极其重要的意义。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种面向微云联盟的时延和利润感知的任务迁移方法，包括以下步骤：
[0007]S1：构建微云联盟任务迁移场景下的传输时延计算模型、微云提供商收益计算和资源定价模型以及任务时变报价函数模型；
[0008]S1.1：构建联盟服务提供商动态资源定价模型；
[0009]S1.2：构建不同类别任务的用户时变报价函数；
[0010]S1.3：构建任务迁移决策和时延模型；
[0011]S2：根据步骤S1得到的结果，提出一种基于贪心策略的时延和利润感知的分布式任务迁移方法，对系统模型以及对来自用户的任务请求的分类和调度策略进行设计，完成任务请求的分类与任务的最佳调度。
[0012]本专利技术提出了一种面向微云联盟的时延和利润感知的任务迁移方法，该方法得到一个能够保障任务时延要求同时最大化服务提供商收益的任务调度策略，任务调度之前将任务根据时延要求划分，分别优化时延和服务提供商收益，保证调度时可以更加灵活的为任务选择服务器资源。
[0013]在上述技术方案的基础上，还可以做如下改进：
[0014]进一步，步骤S1具体包括以下步骤：
[0015]进一步，步骤S1.1中构建的服务提供商动态资源定价模型，考虑到联盟中不同服务提供商即使是提供相同配置的实例，在价格方面也存在着异构，那么服务提供商的资源出价可以按照以下公式动态定价，其形式如下：
[0016][0017]其中Cost
A
表示服务提供商执行任务A的运营成本；
[0018]Total
CLP
和Res
CLP
分别表示服务提供商的资源总量和剩余资源量；
[0019]表示服务提供商的当前资源使用率；
[0020]Quote
A
表示任务A的报价。
[0021]进一步，步骤S1.2中，构建的任务时变报价函数，首先考虑到用户时延要求的不同，然后根据其各自时延特性，构建不同的报价函数，其形式如下：
[0022][0023]其中p
max
为用户执行任务A的最高报价；
[0024]α为DS任务时延敏感度，t为执行任务A的总时延；
[0025]T
ept
为用户执行任务A期望的完成时延；
[0026]β表示随着时延增加任务报价下降趋势，较大的β表示开始下降趋势较为缓慢，后来急速下降；
[0027]k
dt
为执行DT任务时的报价随着时间的衰减率。
[0028]进一步，步骤S1.2中构建的任务迁移时延模型，考虑到调度决策的不同，分别采用不同的计算方式进行时延计算，其形式如下：
[0029][0030]其中s
A
是迁移决策，s
A
＝0表示任务A调度到本地服务器，s
A
＝1表示任务调度到云端，s
A
＝2表示任务调度到联盟微云服务器；
[0031]表示任务调度到服务提供商本地微云服务器执行的总响应时延，表达式如下：
[0032][0033]式中R为数据传输速率，D为传输数据的双方之间的距离，S
p
为传播速度，和分别为本地微云服务器提供的实例每秒处理的百万级的机器语言指令数和分配给该实例的vCpu个数；
[0034]表示任务调度到云服务器执行的总响应时延，表达式如下：
[0035][0036]其中D
c
表示边缘服务器到云服务器之间的距离，和分别为云服务器提供的实例每秒处理的百万级的机器语言指令数和分配给该实例的vCpu个数；
[0037]表示任务调度到云服务器执行的总响应时延，表达式如下：
[0038][0039]其中idyDly表示联盟服务提供商之间进行资源共享任务调度时的认证时延，表示服务提供商a和联盟中服务提供商b之间的距离，和分别为联盟服务器提供的实例每秒处理的百万级的机器语言指令数和分配给该实例的vCpu个数。
[0040]进一步，步骤S2具体包括以下步骤：
[0041]S2.1：设计服务提供商本地资源使用率阈值计算模型和任务时延分布函数；
[0042]S2.2：设计调度算法，基于贪心策略，联盟中的服务提供商在每个时隙内对来自用户的任务请求进行调度，时延敏感任务请求调度过程中，先根据服务提供商的本地资源利用率阈值判断本地资源是否充足，阈值由过去一段时间内DT与DS任本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向微云联盟的时延和利润感知的任务迁移方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：构建微云联盟任务迁移场景下的传输时延计算模型、微云提供商收益计算和资源定价模型以及任务时变报价函数模型；S1.1：构建微云提供商动态资源定价模型；S1.2：构建不同类别任务的用户时变报价函数；S1.3：构建任务迁移决策和时延模型；S2：根据步骤S1得到的结果，提出一种基于贪心策略的时延和利润感知的分布式任务迁移方法，对系统模型以及对来自用户的任务请求的分类和调度策略进行设计，完成任务请求的分类与任务的最佳调度。2.根据权利要求1所述的一种面向微云联盟的时延和利润感知的任务迁移方法，其特征在于，所述步骤S1.1中构建服务提供商动态定价模型，其形式如下：其中Cost
A
表示服务提供商执行任务A的运营成本；Total
CLP
和Res
CLP
分别表示服务提供商的资源总量和剩余资源量；表示服务提供商的当前资源使用率；Quote
A
表示任务A的报价；所述步骤S1.2中构建不同类别任务的用户时变报价函数，其形式如下：其中p
max
为用户执行任务A的最高报价；α为时延敏感型(DS)任务的时延敏感度，t为执行任务A的总时延；T
ept
为用户执行任务A期望的完成时延；β表示随着时延增加任务报价下降趋势，较大的β表示开始下降趋势较为缓慢，后来急速下降；k
dt
为执行时延容忍型(DT)任务时的报价随着时间的衰减率；所述步骤S1.3中构建任务迁移决策和时延模型，其形式如下：其中s
A
是迁移决策，s
A
＝0表示任务调度到本地服务器，s
A
＝1表示任务调度到云端，s
A
＝2表示任务调度到联盟服务器；表示任务调度到服务提供商本地服务器执行的总响应时延，表达式如下：
式中R为数据传输速率，D为传输数据的双方之间的距离，S
p
为传播速度，和分别为本地边缘服务器提供的实例每秒处理的百万级的机器语言指令数和分配给该实例的vCpu个数；表示任务调度到云服务器执行的总响应时延，表达式如下：其中D
c
表示边缘服务器到云服务器之间的距离，和分别为云服务器提供的实例每秒处理的百万级的机器语言指令数和分配给该实例的vCpu个数；表示任务调度到云服务器执行的总响应时延，表达式如下：其中idyDly表示联盟服务提供商之间进行资源共享任务调度时的认证时延，表示服务提供商a和联盟中服务提供商b之间的距离，和分别为联盟服务器提供的实例每秒处理的百万级的机器语言指令数和分配给该实例的vCpu个数。3.根据权利要求1所述的一种面向微云联盟的时延和利润感知的任务迁移方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：S2.1：设计微云服务提供商本地资源使用率阈值计算模型和任务时延分布模型，具体步骤包括：构建服务提供商本地资源使用率阈值resThld
k
，resThld
k
由过去一段时间内时延容忍型(DT)与时延敏感型(DS)任务所需要的微云资源量确定，表达式如下：其中，表示服务提供商k最新接收到的多个任务中DS任务所需要的资源需求；表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶恒舟，郭俊浩，韩海峰，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：