CN110401714B - 一种边缘计算中基于切比雪夫距离的卸载目标确定方法 - Google Patents

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Abstract

一种边缘计算中基于切比雪夫距离的卸载目标确定方法，该策略的主题思想是：本方法总的是采用切比雪夫距离算法，求出所有服务器设备资源剩余量与移动设备服务请求资源需求量的相同程度（相同程度越高，就代表该服务器更适合服务这一移动设备的服务请求），采用相同程度高的服务器，这样一来能有效减少对资源的浪费。同时该方法中，设立了中转设备，用于服务器设备和移动设备进行沟通的一个桥梁，有效减少移动设备和服务器设备直接沟通的次数。这样一来即可以减少对移动设备的宽带需求，又提高了移动设备的安全性，从来增加了用户体验。

Description

一种边缘计算中基于切比雪夫距离的卸载目标确定方法
技术领域
本发明涉及属于边缘计算和卸载的领域，具体涉及一种边缘计算中基于切比雪夫距离的卸载目标确定方法。
背景技术
边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。而云端计算，仍然可以访问边缘计算的历史数据。
任务卸载是指将移动设备上的计算密集型任务分配给资源充足的服务器进行计算和处理，再由服务器将计算结果返回给移动设备。选择将哪些任务卸载到云上执行，是移动计算中一项重要的挑战。高效的任务卸载策略可以缩短移动设备上任务完成的总时间，降低移动设备的电池能耗，从而延长电池寿命。
在Mobile Internet中，移动设备会在不同的网络之间进行切换。为了保证服务的持续性和短时延，必须迅速找到网络中的服务。然而，由于不同时间、不同地点的服务提供商提供的服务的多元化和多样性，对服务进行识别是非常困难的。
发明内容
本发明提出一种边缘计算中基于切比雪夫距离的卸载目标确定方法。该方法的主体思路是：移动设备向中转设备发送服务请求，中转设备根据移动设备所需的资源需求向服务设备发送服务请求，中转设备把响应服务请求的服务设备添加到服务列表中，超过一定时间阈值内停止请求。中转设备根据切比雪夫距离来计算出在列表中资源剩余量与移动设备资源需求量相同程度高的服务器。
一种边缘计算中基于切比雪夫距离的卸载目标确定方法，包括如下步骤：
步骤1，定义移动设备集合P和中转站设备集合V，定义中转站设备所能发现并链接的服务器设备集合Q，确定服务请求范围阈值K和服务请求等待时常阈值T；
步骤2，移动设备pj向集合V所有的中转站设备发送中转请求，最先接受到服务请求的中转站设备vi响应请求，通知移动设备pj发送CPU资源需求Rcpu(j)、内存资源需求Rmemory(j)；
步骤3，移动设备pj发送CPU资源需求Rcpu(j)、内存资源需求Rmemory(j)给服务中转站设备vi；中转站设备vi接受到CPU资源需求Rcpu(j)、内存资源需求Rmemory(j)；
步骤4，中转站设备vi建立移动设备pj的服务器列表清单Sj；
步骤5，中转站设备vi向周围K范围内的服务器设备Q发散服务请求；
步骤6，中转站设备vi计算发送请求与当前的时间差Tz，若Tz＞T执行步骤9，否则执行步骤8；
步骤7，通知移动设备pj请求服务无应答，是否提高请求范围。如果pj取消服务请求，终止，否则提高K的值，跳至步骤5；
步骤8，接受到服务请求的服务器设备qk将自身CPU剩余量Rcpu、内存剩余量Rmemory与服务中转站设备发送的CPU需求Rcpu(j)、内存需求Rmemory(j)比较；
步骤9，若Rcpu＞Rcpu(j)并且Rmemory＞Rmemory(j)就接受中转站设备vi的服务请求，发送CPU剩余量Rcpu、内存剩余量Rmemory以及链接地址Rlink信息给中转站设备vi，执行步骤10；否则不做回应，跳至步骤5；
步骤10，中转站设备vi将服务器设备qk发来的CPU剩余量Rcpu、内存剩余量Rmemory以及链接地址Rlink信息，整合为服务于移动设备pj的第u个服务器信息
Figure BDA0002143818750000033
添加到移动设备pj的服务器信息列表Sj，跳至步骤5；
步骤11，中转站设备vi检测移动设备pj的服务器列表Sj，若为空执行步骤7，否则执行步骤12；
步骤12，中转站设备遍历服务器列表Sj，定义相似距离系数集Dj；
步骤13，求出最短距离系数
Figure BDA0002143818750000031
其中o＝indext min(Dj)在中转站设备vi中存储的服务器列表Sj，找到服务器信息
Figure BDA0002143818750000032
进一步得到服务器地址lj；
步骤14，中转站设备vi通知移动设备pj服务请求响应，发送服务器设备链接地址lj给移动设备pj，移动设备pj和服务器建立链接。
进一步地，所述步骤1中，定义移动设备集合P＝{p1,p2,...,pj,...pn}，n为移动设备的数量，pj表示第j台移动设备；
定义中转站设备集合V＝{v1,v2,...,vi,...,vm}，其中中转站设备数量为m台，其中vi表示第i台中转站设备；
定义中转站设备vi所能发现并链接的服务器设备集合
Figure BDA0002143818750000041
其中服务器设备数量为ni；
定义服务请求范围阈值K，单位为平方千米；定义服务请求等待时常阈值T，此阈值单位为秒。
进一步地，所述步骤4中，服务器列表清单
Figure BDA0002143818750000042
服务器列表共有f个，其中
Figure BDA0002143818750000043
表示服务于移动设备pj的第u个服务器的服务器信息，c为服务器CPU剩余量，m为服务器内存剩余量，l为服务器链接地址。
进一步地，所述步骤10中，所述服务器信息
Figure BDA0002143818750000044
进一步地，所述步骤12中，所述相似距离系数集
Figure BDA0002143818750000045
其中f为Sj的元素个数，
Figure BDA0002143818750000046
的计算方式如下：
Figure BDA0002143818750000047
其中
Figure BDA0002143818750000048
Y＝(Cj,Mj)，xi＝XuB，yi＝YB，其中当i＝1时，
Figure BDA0002143818750000049
当i＝2时，
Figure BDA00021438187500000410
进一步地，所述步骤13中，通过公式(2)得到服务器地址lj，表示服务移动设备pj的链接地址。
Figure BDA00021438187500000411
本发明较目前主流的卸载目标确定方法的主要优势在于：增设中转站设备，减少了对移动设备频繁访问造成的消耗，降低了对移动设备的带宽需求。把切比雪夫距离作为卸载目标的确定方法，又大幅度提高了对服务设备的资源利用率，减少了服务设备的资源浪费。
附图说明
图1为本发明所述的卸载目标确定方法的流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
一种边缘计算中基于切比雪夫距离的卸载目标确定方法，包括如下步骤：
步骤1，定义移动设备集合P＝{p1,p2,...,pj,...pn}，n为移动设备的数量，pj表示第j台移动设备；定义中转站设备集合V＝{v1,v2,...,vi,...,vm}，其中中转站设备数量为m台，其中vi表示第i台中转站设备；定义中转站设备vi所能发现并链接的服务器设备集合
Figure BDA0002143818750000051
其中服务器设备数量为ni；定义服务请求范围阈值K，单位为平方千米；定义服务请求等待时常阈值T，此阈值单位为秒。
步骤2，移动设备pj向集合V所有的中转站设备发送中转请求，最先接受到服务请求的中转站设备vi响应请求，通知移动设备pj发送CPU资源需求Rcpu(j)、内存资源需求Rmemory(j)。
步骤3，移动设备pj发送CPU资源需求Rcpu(j)、内存资源需求Rmemory(j)给服务中转站设备vi；中转站设备vi接受到CPU资源需求Rcpu(j)、内存资源需求Rmemory(j)。
步骤4，中转站设备vi建立移动设备pj的服务器列表清单
Figure BDA0002143818750000061
服务器列表共有f个，其中
Figure BDA0002143818750000062
表示服务于移动设备pj的第u个服务器的服务器信息，c为服务器CPU剩余量，m为服务器内存剩余量，l为服务器链接地址。
步骤5，中转站设备vi向周围K范围内的服务器设备Q发散服务请求。
步骤6，中转站设备vi计算发送请求与当前的时间差Tz，若Tz＞T执行步骤9，否则执行步骤8。
步骤7，通知移动设备pj请求服务无应答，是否提高请求范围。如果pj取消服务请求，终止，否则提高K的值，跳至步骤5。
步骤8，接受到服务请求的服务器设备qk将自身CPU剩余量Rcpu、内存剩余量Rmemory与服务中转站设备发送的CPU需求Rcpu(j)、内存需求Rmemory(j)比较。
步骤9，若Rcpu＞Rcpu(j)并且Rmemory＞Rmemory(j)就接受中转站设备vi的服务请求，发送CPU剩余量Rcpu、内存剩余量Rmemory以及链接地址Rlink信息给中转站设备vi，执行步骤10；否则不做回应，跳至步骤5。
步骤10，中转站设备vi将服务器设备qk发来的CPU剩余量Rcpu、内存剩余量Rmemory以及链接地址Rlink信息，整合为服务于移动设备pj的第u个服务器信息
Figure BDA0002143818750000063
添加到移动设备pj的服务器信息列表
Figure BDA0002143818750000064
跳至步骤5。
步骤11，中转站设备vi检测移动设备pj的服务器列表Sj，若为空执行步骤7，否则执行步骤12。
步骤12，中转站设备遍历服务器列表Sj，定义相似距离系数集
Figure BDA0002143818750000071
其中f为Sj的元素个数，
Figure BDA0002143818750000072
的计算方式如下：
Figure BDA0002143818750000073
其中
Figure BDA0002143818750000074
Y＝(Cj,Mj)，xi＝XuB，yi＝YB，其中当i＝1时，
Figure BDA0002143818750000075
当i＝2时，
Figure BDA0002143818750000076
步骤13，求出最短距离系数
Figure BDA0002143818750000077
其中o＝indext min(Dj)在中转站设备vi中存储的服务器列表Sj，找到服务器信息
Figure BDA0002143818750000078
通过公式(2)得到服务器地址lj，表示服务移动设备pj的链接地址。
Figure BDA0002143818750000079
步骤14，中转站设备vi通知移动设备pj服务请求响应，发送服务器设备链接地址lj给移动设备pj，移动设备pj和服务器建立链接。
本发明较目前主流的卸载目标确定方法的主要优势在于：增设中转站设备，减少了对移动设备频繁访问造成的消耗，降低了对移动设备的带宽需求。把切比雪夫距离作为卸载目标的确定方法，又大幅度提高了对服务设备的资源利用率，减少了服务设备的资源浪费。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (6)

1.一种边缘计算中基于切比雪夫距离的卸载目标确定方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，定义移动设备集合P和中转站设备集合V，定义中转站设备所能发现并链接的服务器设备集合Q，确定服务请求范围阈值K和服务请求等待时常阈值T；
步骤2，移动设备pj向集合V所有的中转站设备发送中转请求，最先接收到服务请求的中转站设备vi响应请求，通知移动设备pj发送CPU资源需求Rcpu(j)、内存资源需求Rmemory(j)；
步骤3，移动设备pj发送CPU资源需求Rcpu(j)、内存资源需求Rmemory(j)给服务中转站设备vi；中转站设备vi接收到CPU资源需求Rcpu(j)、内存资源需求Rmemory(j)；
步骤4，中转站设备vi建立移动设备pj的服务器列表清单Sj；
步骤5，中转站设备vi向周围K范围内的服务器设备Q发散服务请求；
步骤6，中转站设备vi计算发送请求与当前的时间差Tz，若Tz＞T执行步骤9，否则执行步骤8；
步骤7，通知移动设备pj请求服务无应答，是否提高请求范围；如果pj取消服务请求，终止，否则提高K的值，跳至步骤5；
步骤8，接收到服务请求的服务器设备qk将自身CPU剩余量Rcpu、内存剩余量Rmemory与服务中转站设备发送的CPU需求Rcpu(j)、内存需求Rmemory(j)比较；
步骤9，若Rcpu＞Rcpu(j)并且Rmemory＞Rmemory(j)就接收中转站设备vi的服务请求，发送CPU剩余量Rcpu、内存剩余量Rmemory以及链接地址Rlink信息给中转站设备vi，执行步骤10；否则不做回应，跳至步骤5；
步骤10，中转站设备vi将服务器设备qk发来的CPU剩余量Rcpu、内存剩余量Rmemory以及链接地址Rlink信息，整合为服务于移动设备pj的第u个服务器信息
Figure FDA0003363825940000021
添加到移动设备pj的服务器信息列表Sj，跳至步骤5；
步骤11，中转站设备vi检测移动设备pj的服务器列表Sj，若为空执行步骤7，否则执行步骤12；
步骤12，中转站设备遍历服务器列表Sj，定义切比雪夫距离集Dj；
步骤13，求出最短距离系数
Figure FDA0003363825940000022
其中o＝indextmin(Dj)在中转站设备vi中存储的服务器列表Sj，找到服务器信息
Figure FDA0003363825940000024
进一步得到服务器地址lj；
步骤14，中转站设备vi通知移动设备pj服务请求响应，发送服务器设备链接地址lj给移动设备pj，移动设备pj和服务器建立链接。
2.根据权利要求1所述的一种边缘计算中基于切比雪夫距离的卸载目标确定方法，其特征在于：所述步骤1中，定义移动设备集合P＝{p1,p2,...,pj,...pn}，n为移动设备的数量，pj表示第j台移动设备；
定义中转站设备集合V＝{v1,v2,...,vi,...,vm}，其中中转站设备数量为m台，其中vi表示第i台中转站设备；
定义中转站设备vi所能发现并链接的服务器设备集合
Figure FDA0003363825940000023
其中服务器设备数量为ni；
定义服务请求范围阈值K，单位为平方千米；定义服务请求等待时常阈值T，此阈值单位为秒。
3.根据权利要求1所述的一种边缘计算中基于切比雪夫距离的卸载目标确定方法，其特征在于：所述步骤4中，服务器列表清单
Figure FDA0003363825940000031
服务器列表共有f个，其中
Figure FDA0003363825940000032
表示服务于移动设备pj的第u个服务器的服务器信息，c为服务器CPU剩余量，m为服务器内存剩余量，l为服务器链接地址。
4.根据权利要求1所述的一种边缘计算中基于切比雪夫距离的卸载目标确定方法，其特征在于：所述步骤10中，所述服务器信息
Figure FDA0003363825940000033
5.根据权利要求1所述的一种边缘计算中基于切比雪夫距离的卸载目标确定方法，其特征在于：所述步骤12中，所述切比雪夫距离集
Figure FDA0003363825940000034
其中f为Sj的元素个数，
Figure FDA0003363825940000035
的计算方式如下：
Figure FDA0003363825940000036
其中
Figure FDA0003363825940000037
Y＝(Cj,Mj)，xi＝XuB，yi＝YB，其中当i＝1时，
Figure FDA0003363825940000038
当i＝2时，
Figure FDA0003363825940000039
6.根据权利要求1所述的一种边缘计算中基于切比雪夫距离的卸载目标确定方法，其特征在于：所述步骤13中，通过公式(2)得到服务器地址lj，表示服务移动设备pj的链接地址。
Figure FDA0003363825940000041
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