CN110475271A - 一种在基于移动边缘计算网络中设置服务实例的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在基于移动边缘计算(MEC)网络中设置服务实例的方法及系统，本发明实施例在MEC网络中划分得到大于两倍服务实例数目的虚拟边缘云集合，且所述集合中的每个虚拟边缘云的资源量大于等于服务实例资源量，当MES网络中的边缘云集合中的边缘云数目小于两倍服务实例数目时，则退出；在虚拟边缘云集合中选择用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云，在所选择的虚拟边缘云中，包括针对每个用户具有访问服务实例时延最小的边缘云。这样，本发明实施例在边缘云提供服务实例时，既最大化保证边缘云的服务可靠性，又最小化边缘云的总服务时延。

Description

一种在基于移动边缘计算网络中设置服务实例的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术中的移动边缘计算技术，特别涉及一种在基于移动边缘计算(MEC，MobileEdgeComputing)网络中设置服务实例的方法及系统。

背景技术

随着第五代(5G)通信网络的提出，提出了MEC技术。MEC技术是基于5G通信演进网络的架构，并将移动接入网与互联网业务深度融合的一种技术。MEC一方面可以改善用户体验，节省带宽资源，另一方面通过将计算能力下沉到设置的移动边缘云中，提供第三方服务实例的集成，为移动边缘入口的服务创新提供了无限可能。移动网络和移动应用实例的无缝结合，将为应对各种应用提供了有力的武器。

在基于MEC的网络中，将其中的云计算和云存储拉近到网络边缘后，可以创造出一个具备高性能、低延迟与高带宽的电信级服务环境，加速网络中各项内容、服务及应用的分发和下载，让消费者享有更高质量网络体验。移动边缘计算设备所应具备的一些特性包括网络功能虚拟化(NFV，NetworkFunctionVirtualization)、软件定义网络(SDN，SoftwareDefinedNetwork)、边缘计算存储、高带宽以及绿色节能等，它们源于数据中心技术，但在某些方面，如可靠性和通信带宽等需求又高于数据中心。

在基于MEC网络中设置有多个边缘云，每个边缘云是由多个主机构成的集群组成，每个主机采用虚拟化技术可以虚拟化为多个虚拟机。每个边缘云与对应的诸如蜂窝基站的接入点直接连接。在每个边缘云上设置服务实例，用户通过所在小区的接入点接入到对应的边缘云上，接受对应的边缘云中的服务实例提供的应用。

当边缘云上设置的服务实例失效时，就会导致该边缘云服务的可靠性下降。为了克服这个问题，对服务实例采用一对一冗余设置在不同的边缘云上，保证一旦设置有主用服务实例的边缘云失效后，设置备用服务实例的边缘云进行接替服务，提高基于MEC网络中边缘云的服务可靠性。

基于MEC的网络中每个边缘云的覆盖范围有限，而请求服务实例的用户在空间行分布在不同的接入节点上，因此，服务实例设置在边缘云的设置方法会影响边缘云提供服务实例的总服务时延，从而影响边缘云提供服务实例的服务质量和服务体验。

目前，还没有一种服务实例设置在边缘云的设置方法在边缘云提供服务实例时，既能够最大化保证边缘云的服务可靠性，又能够最小化边缘云的总服务时延。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于MEC网络中设置服务实例的方法，该方法在边缘云提供服务实例时，既能够最大化保证边缘云的服务可靠性，又能够最小化边缘云的总服务时延。

本发明实施例提供一种基于MEC网络中设置服务实例的系统，该系统在边缘云提供服务实例时，既能够最大化保证边缘云的服务可靠性，又能够最小化边缘云的总服务时延。

本发明实施例是这样实现的：

一种在基于移动边缘计算MEC网络中设置服务实例的方法，包括：

在MEC网络中划分得到大于两倍服务实例数目的虚拟边缘云集合，且所述集合中的每个边缘云的资源量大于等于服务实例资源量；

在虚拟边缘云集合中选择用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云，在所选择的虚拟边缘云中，包括针对每个用户具有访问服务实例时延最小的边缘云，及针对非选择的虚拟边缘云具有访问服务实例时延最小的边缘云。

所述划分得到虚拟边缘云集合的过程为：

遍历MEC网络中设置的边缘云集合进行，对每个边缘云，判断其剩余资源量大于等于要配置服务实例的资源量时，则拆分出虚拟边缘云，构成虚拟边缘云集合。

所述拆分出虚拟边缘云包括：

当其剩余资源量大于服务实例的资源量时，拆分为其剩余资源量与服务实例的资源量之间的整数倍比值数量的虚拟边缘云，且将该边缘云从设置的边缘集合中移除；

当其剩余资源量等于服务实例的资源量时，将该边缘云作为虚拟边缘云，且将该边缘云从设置的边缘集合中移除；

当其剩余资源量小于服务实例的资源量时，则不进行任何操作。

所述选择用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云包括：

a1、从虚拟边缘云集合中，随机选择两倍服务实例数目的虚拟边缘云，作为簇心；

b1、遍历设置的用户集合，对于每个用户，获取到所选择的各个虚拟边缘云的访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云作为该用户的隶属边缘云，将该用户分配给其隶属边缘云所在簇；

c1、遍历虚拟边缘云集合中的非选择的虚拟边缘云，对于每个非选择的虚拟边缘云，获取到所选择的各个虚拟边缘云的访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云作为该非选择的虚拟边缘云的隶属边缘云，将该虚拟边缘云分配给其隶属边缘云所在簇；

d1、遍历所有簇，对于簇内每个虚拟边缘云，计算其到簇内所有用户的总访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云选为新的簇心；

e1、确认簇心是否有更新，如果是，则更新簇心后，返回步骤b1进行下一轮迭代过程；如果否，则将所选择的虚拟边缘云中放置主备用服务实例。

所述方法还包括：

从用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云中，选择得到用于放置主用服务实例的虚拟边缘云。

所述选择得到用于放置主用服务实例的虚拟边缘云包括：

a2、从放置主备用服务实例的虚拟边缘云集合中，随机选择服务实例数目的虚拟边缘云，作为簇心；

b2、遍历设置的用户集合，对于每个用户，获取到所选择的各个虚拟边缘云的访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云作为该用户的隶属边缘云，将该用户分配给其隶属边缘云所在簇；

c2、遍历放置主备用服务实例的虚拟边缘云集合中的非选择虚拟边缘云，对于每个非选择虚拟边缘云，获取到所选择的各个虚拟边缘云的访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云作为该非选择虚拟边缘云的隶属边缘云，将该虚拟边缘云分配给其隶属边缘云所在簇；

d2、遍历所有簇，对于簇内每个虚拟边缘云，计算其到簇内所有用户的总访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云选为新的簇头；

e2、确认簇心是否有更新，如果是，则更新簇心后，返回步骤b2进行下一轮迭代过程；如果否，则将所选择的虚拟边缘云中放置主用服务实例。

一种在基于移动边缘计算MEC网络中设置服务实例的系统，包括：划分单元及第一设置单元，其中，

划分单元，用于在MEC网络中划分得到大于两倍服务实例数目的虚拟边缘云集合，且所述集合中的每个虚拟边缘云的资源量大于等于服务实例资源量；

第一设置单元，用于在虚拟边缘云集合中选择用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云，在所选择的虚拟边缘云中，包括针对每个用户具有访问服务实例时延最小的边缘云，及针对非选择的虚拟边缘云具有访问服务实例时延最小的边缘云。

所述系统还包括：第二设置单元，用于从用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云中，选择得到用于放置主用服务实例的虚拟边缘云。

如上所见，本发明实施例在MEC网络中划分得到大于两倍服务实例数目的虚拟边缘云集合，且所述集合中的每个虚拟边缘云的资源量大于等于服务实例资源量，当MES网络中的边缘云集合中的边缘云数目小于两倍服务实例数目时，则退出；在虚拟边缘云集合中选择用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云，在所选择的虚拟边缘云中，包括针对每个用户具有访问服务实例时延最小的边缘云。这样，本发明实施例在边缘云提供服务实例时，既最大化保证边缘云的服务可靠性，又最小化边缘云的总服务时延。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于MEC网络中设置应用服务的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的基于MEC网络中设置应用服务的系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例在边缘云为用户提供服务实例时，为了最小化总服务时延，需要对MEC网络中的设置服务实例的边缘云重新架构，确定边缘云与边缘云之间的访问关系及用户与边缘云之间的访问关系，使得用户接受边缘云设置的服务实例提供的服务时，能够直接接入其最近的边缘云就可以访问得到服务实例的服务。

更进一步地，为了保证服务实例的访问可靠性，还需要在对边缘云架构时，针对同一个服务实例，构建主备用服务实例，设置在不同的边缘云上，并使得设置有主用服务实例的边缘云为用户提供服务时，比设置有备用服务实例的边缘云为用户提供服务时，边缘云网络的总服务时延小。

因此，本发明实施例在MEC网络中划分得到大于两倍服务实例数目的虚拟边缘云集合，且所述集合中的每个虚拟边缘云的资源量大于等于服务实例资源量，当MES网络中的边缘云集合中的边缘云数目小于两倍服务实例数目时，则退出；在虚拟边缘云集合中选择用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云，在所选择的虚拟边缘云中，包括有针对每个用户具有访问服务实例时延最小的边缘云。

这样，本发明实施例在边缘云提供服务实例时，既最大化保证边缘云的服务可靠性，又最小化边缘云的总服务时延。

图1为本发明实施例提供的基于MEC网络中设置服务实例的方法流程图，其具体步骤为：

步骤101、在MEC网络中划分得到大于两倍服务实例数目的虚拟边缘云集合，且所述集合中的每个边缘云的资源量大于等于服务实例资源量；

步骤102、在虚拟边缘云集合中选择用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云，在所选择的虚拟边缘云中，包括针对每个用户具有访问服务实例时延最小的边缘云，及针对非选择的虚拟边缘云具有访问服务实例时延最小的边缘云。

在该方法中，所述划分得到虚拟边缘云集合的过程为：

对MEC网络中设置的边缘云集合进行遍历，对于其中的每个边缘云，判断其剩余资源量大于等于要配置服务实例的资源量时，则拆分出虚拟边缘云，构成虚拟边缘云集合。

具体拆分步骤为：

当其剩余资源量大于服务实例的资源量时，拆分为其剩余资源量与服务实例的资源量之间的整数倍比值数量的虚拟边缘云，且将该边缘云从设置的边缘集合中移除；

当其剩余资源量等于服务实例的资源量时，将该边缘云作为虚拟边缘云，且将该边缘云从设置的边缘集合中移除。

该方法还包括：当其剩余资源量小于服务实例的资源量时，则不进行任何操作。

在该方法中，所述选择用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云的过程为：

a1、从虚拟边缘云集合中，随机选择两倍服务实例数目的虚拟边缘云，作为簇心；

b1、遍历设置的用户集合，对于每个用户，获取到所选择的各个虚拟边缘云的访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云作为该用户的隶属边缘云，将该用户分配给其隶属边缘云所在簇；

c1、遍历虚拟边缘云集合中的非选择的虚拟边缘云，对于每个非选择的虚拟边缘云，获取到所选择的各个虚拟边缘云的访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云作为该非选择的虚拟边缘云的隶属边缘云，将该虚拟边缘云分配给其隶属边缘云所在簇；

d1、遍历所有簇，对于簇内每个虚拟边缘云，计算其到簇内所有用户的总访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云选为新的簇心；

e1、确认簇心是否有更新，如果是，则更新簇心后，返回步骤b1进行下一轮迭代过程；如果否，则将所选择的虚拟边缘云中放置主备用服务实例。

该方法还包括：从用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云中，选择得到用于放置主用服务实例的虚拟边缘云，及选择得到用于放置备用服务实例的虚拟边缘云，以使设置有主用服务实例的边缘云比设置有备用服务实例的边缘云，在为用户提供服务时总访问时延小。

具体地说，所述选择得到用于放置主用服务实例的虚拟边缘云包括：

a2、从放置主备用服务实例的虚拟边缘云集合中，随机选择服务实例数目的虚拟边缘云，作为簇心；

b2、遍历设置的用户集合，对于每个用户，获取到所选择的各个虚拟边缘云的访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云作为该用户的隶属边缘云，将该用户分配给其隶属边缘云所在簇；

c2、遍历放置主备用服务实例的虚拟边缘云集合中的非选择虚拟边缘云，对于每个非选择虚拟边缘云，获取到所选择的各个虚拟边缘云的访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云作为该非选择虚拟边缘云的隶属边缘云，将该虚拟边缘云分配给其隶属边缘云所在簇；

d2、遍历所有簇，对于簇内每个虚拟边缘云，计算其到簇内所有用户的总访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云选为新的簇头；

e2、确认簇心是否有更新，如果是，则更新簇心后，返回步骤b2进行下一轮迭代过程；如果否，则将所选择的虚拟边缘云中放置主用服务实例。

图2为本发明实施例提供的基于MEC网络中设置应用服务的系统结构示意图，包括：划分单元及第一设置单元，其中，

划分单元，用于在MEC网络中划分得到大于两倍服务实例数目的虚拟边缘云集合，且所述集合中的每个虚拟边缘云的资源量大于等于服务实例资源量；

第一设置单元，用于在虚拟边缘云集合中选择用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云，在所选择的虚拟边缘云中，包括针对每个用户具有访问服务实例时延最小的边缘云，及针对非选择的虚拟边缘云具有访问服务实例时延最小的边缘云。

在该系统中，还包括第二设置单元，用于从用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云中，选择得到用于放置主用服务实例的虚拟边缘云，及选择得到用于放置备用服务实例的虚拟边缘云。

以下举一个具体实施例对本发明实施例进行详细说明

第一个部分，在MEC网络中划分虚拟边缘云集合

首先，设定需要设置的服务用例数目为N，N为自然数，每个服务用例的资源量为R_s，在MEC网络中设置的边缘云集合为C＝{c₁,…,c_x}，x为自然数，其中集合中每个元素代表一个边缘云，用户集合设置为U＝{u₁,…,u_y}，y为自然数；

然后，初始化虚拟边缘云集合VC，遍历集合C，如果当前遍历的边缘云c_i的剩余资源为R_ci，则基于以下步骤进行边缘云拆分：

第一步骤、如果R_ci>R_S，则将边缘云c_i拆分为R_ci/R_S个边缘云，每个边缘云的剩余资源为R_S，将c_i从集合C中移除，同时将拆分得到的R_ci/R_S个边缘云添加到集合VC；

第二步骤、如果R_ci＝R_S，将边缘云c_i添加到集合VC中；

第三步骤、如果R_c<R_S，则无需进行任何操作。

得到拆分后的虚拟边缘云集合VC＝{vc₁,…,vc_m}，m为自然数。

第二个部分，从虚拟边缘云集合中选择2N个用于放置主备用服务用例的边缘云

具体采用以下步骤：

第一步骤，从m个边缘云中，随机选择2N个作为第一初始簇心；

第二步骤，遍历用户集合U＝{u₁,…,u_y}，对于当前遍历的用户u_j，获取其到各个选择的簇心的访问时延，将访问时延最小的簇心选择为该用户u_j的隶属簇心；

第三步骤，遍历没有被选择为簇心m-2N个边缘云，对于当前遍历的边缘云，获取其到各个选择的簇心访问时延，将访问时延最小的簇心选择为当前遍历的边缘云的隶属簇心；

第四个步骤，遍历m个边缘云，基于以下步骤确认所选择的簇心是否更新，如果是，则将更新的簇心替换所选择的簇心中的一个，返回第二步骤进行下一轮迭代，如果否，则将选择出的2N个簇心中放置2N个主备用服务用例：

对于m个边缘云中的每个边缘云，计算所有用户到该边缘云的访问时延之和；

将访问时延之和最小的边缘云选为新簇心，判断新簇心是否在所选择的簇心中，如果是，则说明所选择的簇心发生更新。

第三个部分对所选择的放置2N个服务用例的2N个簇心进行主备用服务用例的设置

具体采用以下步骤：

第一步骤，从2N个边缘云中，随机选择N个作为第二初始簇心；

第二步骤，遍历用户集合U＝{u₁,…,u_y}，对于当前遍历的用户u_j，获取其到各个选择的簇心的访问时延，将访问时延最小的簇心选择为该用户u_j的隶属簇心；

第三步骤，遍历没有被选择为簇心N个边缘云，对于当前遍历的边缘云，获取其到各个选择的簇心访问时延，将访问时延最小的簇心选择为当前遍历的边缘云的隶属簇心；

第四个步骤，遍历2N个边缘云，基于以下步骤确认所选择的簇心是否更新，如果是，则将更新的簇心替换所选择的簇心中的一个，返回第二步骤进行下一轮迭代，如果否，则将选择出的N个簇心中放置主用的N个服务用例，也就是所选择出的N个簇心为主用边缘云：

对于2N个边缘云中的每个边缘云，计算所有用户到该边缘云的访问时延之和；

将访问时延之和最小的边缘云选为新簇心，判断新簇心是否在所选择的簇心中，如果是，则说明所选择的簇心发生更新。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种在基于移动边缘计算MEC网络中设置服务实例的方法，其特征在于，包括：

在MEC网络中划分得到大于两倍服务实例数目的虚拟边缘云集合，且所述集合中的每个边缘云的资源量大于等于服务实例资源量；

在虚拟边缘云集合中选择用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云，在所选择的虚拟边缘云中，包括针对每个用户具有访问服务实例时延最小的边缘云，及针对非选择的虚拟边缘云具有访问服务实例时延最小的边缘云。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述划分得到虚拟边缘云集合的过程为：

遍历MEC网络中设置的边缘云集合进行，对每个边缘云，判断其剩余资源量大于等于要配置服务实例的资源量时，则拆分出虚拟边缘云，构成虚拟边缘云集合。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述拆分出虚拟边缘云包括：

当其剩余资源量大于服务实例的资源量时，拆分为其剩余资源量与服务实例的资源量之间的整数倍比值数量的虚拟边缘云，且将该边缘云从设置的边缘集合中移除；

当其剩余资源量等于服务实例的资源量时，将该边缘云作为虚拟边缘云，且将该边缘云从设置的边缘集合中移除；

当其剩余资源量小于服务实例的资源量时，则不进行任何操作。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云包括：

a1、从虚拟边缘云集合中，随机选择两倍服务实例数目的虚拟边缘云，作为簇心；

b1、遍历设置的用户集合，对于每个用户，获取到所选择的各个虚拟边缘云的访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云作为该用户的隶属边缘云，将该用户分配给其隶属边缘云所在簇；

c1、遍历虚拟边缘云集合中的非选择的虚拟边缘云，对于每个非选择的虚拟边缘云，获取到所选择的各个虚拟边缘云的访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云作为该非选择的虚拟边缘云的隶属边缘云，将该虚拟边缘云分配给其隶属边缘云所在簇；

d1、遍历所有簇，对于簇内每个虚拟边缘云，计算其到簇内所有用户的总访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云选为新的簇心；

e1、确认簇心是否有更新，如果是，则更新簇心后，返回步骤b1进行下一轮迭代过程；如果否，则将所选择的虚拟边缘云中放置主备用服务实例。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

从用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云中，选择得到用于放置主用服务实例的虚拟边缘云。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述选择得到用于放置主用服务实例的虚拟边缘云包括：

a2、从放置主备用服务实例的虚拟边缘云集合中，随机选择服务实例数目的虚拟边缘云，作为簇心；

b2、遍历设置的用户集合，对于每个用户，获取到所选择的各个虚拟边缘云的访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云作为该用户的隶属边缘云，将该用户分配给其隶属边缘云所在簇；

c2、遍历放置主备用服务实例的虚拟边缘云集合中的非选择虚拟边缘云，对于每个非选择虚拟边缘云，获取到所选择的各个虚拟边缘云的访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云作为该非选择虚拟边缘云的隶属边缘云，将该虚拟边缘云分配给其隶属边缘云所在簇；

d2、遍历所有簇，对于簇内每个虚拟边缘云，计算其到簇内所有用户的总访问时延，将访问时延最小的虚拟边缘云选为新的簇头；

e2、确认簇心是否有更新，如果是，则更新簇心后，返回步骤b2进行下一轮迭代过程；如果否，则将所选择的虚拟边缘云中放置主用服务实例。

7.一种在基于移动边缘计算MEC网络中设置服务实例的系统，其特征在于，包括：划分单元及第一设置单元，其中，

划分单元，用于在MEC网络中划分得到大于两倍服务实例数目的虚拟边缘云集合，且所述集合中的每个虚拟边缘云的资源量大于等于服务实例资源量；

第一设置单元，用于在虚拟边缘云集合中选择用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云，在所选择的虚拟边缘云中，包括针对每个用户具有访问服务实例时延最小的边缘云，及针对非选择的虚拟边缘云具有访问服务实例时延最小的边缘云。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第二设置单元，用于从用于放置主备用服务实例的虚拟边缘云中，选择得到用于放置主用服务实例的虚拟边缘云。