CN110380898B - 基于Hyperledger Fabric的多运营商边缘服务链编排策略 - Google Patents

基于Hyperledger Fabric的多运营商边缘服务链编排策略 Download PDF

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Abstract

本发明提供了基于Hyperledger Fabric的多运营商边缘服务链编排策略，包括定义服务提供商图、移动边缘主机图和服务链应用图，给出完成某一用户基于上述三种图服务链部署和其它服务提供商提供给本用户时产生代价的数学模型，在此模型基础上建立以使用移动边缘基站为目标，以服务带宽、虚拟机内存和CPU容量、以及服务延迟为约束的随机规划模型，该模型的解为以最低代价和的方式将合适的服务部署到移动边缘主机上。本发明将多运营商的资源编排策略以智能合约形式、底层以区块链的形式嫁接在边缘主机节点之间在全局上优化了各运营商的公用资源，使得资源能够更加合理地被利用。

Description

基于Hyperledger Fabric的多运营商边缘服务链编排策略
技术领域
本发明属于区块链技术领域，尤其是涉及一种基于Hyperledger Fabric的多运营商边缘服务链编排策略。
背景技术
随着物联网应用的普及，终端客户对于边缘端运营商提出了沉浸式体验的需求，客户在同一时间节点所需要的服务内容并非来源于同一边缘运营商、类似于增强现实的高级体验对边缘提出了更高的性能要求，但目前的边缘服务编排架构还不能完全满足多运营商多服务的高性能需求：主要体现为还没有一种完全透明公开多方参与环境和边缘服务匹配不同运营商主机的机制；此外在形匹配机制之后如何将编排服务部署到边缘主机上也是亟待解决的问题。
在边缘节点处需要部署边缘计算服务，而将各个运营商的服务通过一定的机制进行编排并且灵活的进行部署是目前最为缺乏的，且不同厂商在将边缘计算服务匹配边缘主机设备时会因为性能优劣和资金投入产生争执；这就亟需一种使得能够公平各运营商编排服务行为，并且使得服务数据透明公开、不可篡改的技术来决策服务编排，HyperledgerFabric恰好能够满足这一需求，通过审计机制来保持区块链的有效性，边缘计算NFVI在接受了资源配置之后将同步给Hyperledger Fabric，保持数据一致性。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种基于Hyperledger Fabric的多运营商边缘服务链编排策略，以解决上述背景技术中提到的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
基于Hyperledger Fabric的多运营商边缘服务链编排策略，包括定义服务提供商图、移动边缘主机图和服务链应用图，给出完成某一用户基于上述三种图服务链部署和其它服务提供商提供给本用户时产生代价的数学模型，在此模型基础上建立以使用移动边缘基站为目标，以服务带宽、虚拟机内存和CPU容量、以及服务延迟为约束的随机规划模型，该模型的解为以最低代价和的方式将合适的服务部署到移动边缘主机上。
进一步的，上述模型的求解方法为，首先将图中的所有的服务按照使用率降序排序，如果相应的主机可以被成功匹配就先服务的最后一跳和延迟升序排序；最后在每个主机节点上匹配CPU和容量。
进一步的，对于可供选择的同一服务提供商形成图具有更高的选择权限，且上一跳的服务商在本跳中总是具有更高的权限。
进一步的，具体流程如下
(1)由区块链发出不同组织的提案请求，背书节点打断服务链的创建请求；
(2)进行投票、打包和验证，将排序后的服务发送给边缘计算提供商；
(3)Hyperledger Fabric客户端运行随机规划模型进行求解；
(4)通过区块链将求解结果发给服务提供商的超级账本客户端；
(5)在服务提供商的NFVO模块中运行随机规划算法，得到服务和主机的匹配；
(6)进行哈希一致性校验不一致者不匹配、一致者发送请求部署相应的边缘计算服务。
相对于现有技术，本发明所述的基于Hyperledger Fabric的多运营商边缘服务链编排策略具有以下优势：
本发明将多运营商的资源编排策略以智能合约形式、底层以区块链的形式嫁接在边缘主机节点之间在全局上优化了各运营商的公用资源，使得资源能够更加合理地被利用；其次，各运营商以公平透明和去中心化的姿态一起参与到服务链的底层开中，有助于后期分布式边缘计算设备的运维。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的基于Hyperledger Fabric的移动边缘服务部署不同运营商主机的流程示意图；
图2为本发明实施例所述的匹配效果示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
理论模型：定义出服务提供商图、移动边缘主机图和服务链应用图，给出了完成某一用户基于上述三种图服务链部署和其它服务提供商提供给本用户时产生代价的数学模型描述；在此基础上讨论了移动边缘主机使用次数和服务链应用对于多服务编排链总体造价和网络延迟的影响，并建立了以少使用移动边缘基站为目标，以服务带宽、虚拟机内存和CPU容量、以及服务延迟为约束的模型，该问题的解是一种以最低代价和的方式将合适的服务部署到移动边缘主机上。
边缘链服务编排策略：针对上述提出的随机规划模型提出了一种启发性求解方法，首先将图中的所有的服务按照使用率降序排序，如果相应的主机可以被成功匹配就先服务的最后一跳和延迟升序排序；最后在每个主机节点上匹配CPU和容量。对于可供选择的同一服务提供商形成图具有更高的选择权限，且上一跳的服务商在本跳中总是具有更高的权限，总是用同一主机节点能有效降低总服务链的代价。
研究基于Hyperledger Fabric的移动边缘服务部署不同运营商主机的流程：首先由区块链发出不同组织的提案请求，背书节点打断服务链的创建请求，随后进行投票、打包和验证，将排序后的服务发送给边缘计算提供商，Hyperledger Fabric客户端运行随机规划模型进行求解，通过区块链将求解结果发给服务提供商的超级账本客户端，然后在服务提供商的NFVO模块中运行随机规划算法，得到服务和主机的匹配后进行哈希一致性校验不一致者不匹配、一致者发送请求部署相应的边缘计算服务。具体工作流程如图1所示：
1)用户从Hyperledger Fabric请求一条服务链，每次用户请求一条服务链时，该请求都会发送到区块链，客户端可以通过这个通道向所有的节点广播消息、客户端和Peer节点连接到一个给定的通道，并通过给定的channel发送和接收消息。
2)在编排器内记录下Hyperledger Fabric客户端对于区块链的请求，如果请求同步于某次交易，那么就中断对该次边缘应用的请求，然后运行逻辑来分解服务链创建请求，这时请求全部发送给服务提供商。
3)待请求发送结束后，边缘调度程序指定创建一个新的边缘应用实例，并将该请求传递给超级账本客户端。
4)进行边缘链服务的Hyperledger Fabric客户端将请求发送到区块链，为放置新边缘应用的请求创建记录。
5)创建新边缘应用的请求通过其Hyperledger Fabric客户端到达边缘服务提供商。
6)对于每个边缘服务提供商，Hyperledger Fabric发送请求给网络功能虚拟化编排器，由边缘链编排算法决定服务在边缘主机上的预放置位置(确定主机)，只有多数边缘主机全部同意，放置位置才会生效。
7)网络功能虚拟化编排器使用放置算法进行放置决策，如果边缘服务提供商和对应的主机不匹配则不会进行实际放置，只会将结果连同算法哈希一起返回到HyperledgerFabric客户端进行验证。
8)如果边缘服务提供商和对应的主机匹配则，则真正给边缘应用发送请求，将交易发送到区块链中，以记录实际发生的位置。
9)虚拟化网络功能管理器向基础设施发送请求，将边缘应用部署到目标边缘主机上。
*)新的交易定期执行以验证区块链，同时资源管理器定期与网络功能虚拟化基础设施同步，以获取最新的资源可用性，然后将更新的信息发布到区块链中。
使用上述移动边缘服务部署不同运营商主机的流程，两个输入分别是没有匹配边缘服务商的主机应用，当边缘链引入第二个区块链后进行了基于上述规则的服务商、边缘服务和边缘主机的匹配，能够得到较好的匹配效果，如图2所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.基于Hyperledger Fabric的多运营商边缘服务链编排策略，其特征在于：包括定义服务提供商图、移动边缘主机图和服务链应用图，给出完成某一用户基于上述三种图服务链部署和其它服务提供商提供给本用户时产生代价的数学模型，在此模型基础上建立以使用移动边缘基站为目标，以服务带宽、虚拟机内存和CPU容量、以及服务延迟为约束的随机规划模型，该模型的解为以最低代价和的方式将合适的服务部署到移动边缘主机上；
上述模型的求解方法为，首先将图中的所有的服务按照使用率降序排序，如果相应的主机可以被成功匹配就先服务的最后一跳和延迟升序排序；最后在每个主机节点上匹配CPU和容量；
具体流程如下：
（1）由区块链发出不同组织的提案请求，背书节点打断服务链的创建请求；
（2）进行投票、打包和验证，将排序后的服务发送给边缘计算提供商；（3）HyperledgerFabric客户端运行随机规划模型进行求解；
（4）通过区块链将求解结果发给服务提供商的超级账本客户端；
（5）在服务提供商的NFVO模块中运行随机规划算法，得到服务和主机的匹配；
（6）进行哈希一致性校验不一致者不匹配、一致者发送请求部署相应的边缘计算服务。
2.根据权利要求1所述的基于Hyperledger Fabric的多运营商边缘服务链编排策略，其特征在于：对于可供选择的同一服务 提供商形成图具有更高的选择权限，且上一跳的服务提供 商在本跳中总是具有更高的权限。
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