CN110601935A - 智能家居操作系统中任务的处理方法、装置及云平台系统 - Google Patents

智能家居操作系统中任务的处理方法、装置及云平台系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种智能家居操作系统中任务的处理方法、装置、云平台系统、计算机可读存储介质及电子装置，其中，该方法包括：获取目标智能家居设备上报的待处理的目标任务的任务负载；确定设备集中包括的各设备的运行参数，其中，所述设备集包括所述目标智能家居设备以及处于空闲状态的边缘计算设备，所述运行参数包括所述设备的任务处理速度以及所述设备执行任务时的功率；基于所述任务负载、各设备的任务处理速度以及各设备执行任务时的功率从所述设备集中选取用于执行所述目标任务的目标设备，并利用所述目标设备处理所述目标任务。通过本发明，解决了相关技术中存在的现有的能耗管理策略并不能满足智能家居云系统的低功耗要求的问题。

Description

智能家居操作系统中任务的处理方法、装置及云平台系统
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种智能家居操作系统中任务的处理方法、装置、云平台系统、计算机可读存储介质及电子装置。
背景技术
随着物联网技术应用发展，越来越多的物件嵌入微型计算机设备，通过微型计算机控制物件并与其他物件联网。这些物件包括智能电灯、智能冰箱、智能扫地机器人、智能音箱等智能家居。它们都有共同特点，就是硬件资源和计算能力有限，有严格的发热控制和低功耗要求。
针对智能家居设备的能耗优化措施主要包含动态电源管理(Dynamic powermanagement，简称为DPM)和动态电压调整(Dynamic voltage scaling，简称为DVS)。动态电源管理通过有选择地把闲置的系统组成部分置于低能耗状态，从而可以更加有效地利用系统电能，通过电源管理者根据相应的电源管理策略来管理，主要策略包含超时策略中的延迟关闭方法，预测策略中的指数平均法、自适应学习树模型法等。动态电压调整就是在运行时动态的改变处理器的运行电压频率的一种动态调整技术。
随着物联网的发展，智能家居环境中会出现越来越多的智能化设备，如智能监控、智能动作识别等。通常这些智能化设备仅具备数据采集的能力，而不具备数据分析的能力，相应的数据分析任务由云计算服务来完成。同样的，智能家居云系统依然有严格的低功耗要求。DPM和DVS技术通常是针对单独的计算机或处理部件(例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称为CPU))的能耗进行管理，但是对于包含有众多计算资源的云计算系统，这两种能耗管理策略并不能满足智能家居云系统的低功耗要求。
针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种智能家居操作系统中任务的处理方法、装置、云平台系统、计算机可读存储介质及电子装置，以至少解决相关技术中存在的现有的能耗管理策略并不能满足智能家居云系统的低功耗要求的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种智能家居操作系统中任务的处理方法，包括：获取目标智能家居设备上报的待处理的目标任务的任务负载；确定设备集中包括的各设备的运行参数，其中，所述设备集包括所述目标智能家居设备以及处于空闲状态的边缘计算设备，所述运行参数包括所述设备的任务处理速度以及所述设备执行任务时的功率；基于所述任务负载、各设备的任务处理速度以及各设备执行任务时的功率从所述设备集中选取用于执行所述目标任务的目标设备，并利用所述目标设备处理所述目标任务。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种智能家居操作系统中任务的处理装置，包括：获取模块，用于获取目标智能家居设备上报的待处理的目标任务的任务负载；确定模块，用于确定设备集中包括的各设备的运行参数，其中，所述设备集包括所述目标智能家居设备以及处于空闲状态的边缘计算设备，所述运行参数包括所述设备的任务处理速度以及所述设备执行任务时的功率；处理模块，用于基于所述任务负载、各设备的任务处理速度以及各设备执行任务时的功率从所述设备集中选取用于执行所述目标任务的目标设备，并利用所述目标设备处理所述目标任务。
根据本发明的另一个实施例，还提供了一种云平台系统，包括上述所述的处理装置。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
通过本发明，由于是依据边缘计算设备和智能家居设备的性能的综合计算结果来调度执行目标任务的设备，实现了综合考虑任务执行设备的执行时间和执行能耗，选择处于空闲状态且执行时间少、能耗低的执行设备，从而实现满足智能家居云系统的低功耗要求的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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是根据本发明实施例的智能家居操作系统中任务的处理方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的基于边缘计算网络的云平台系统示意图；
图3是根据本发明实施例的任务迁移方法流程图；
图4是根据本发明实施例的智能家居操作系统中任务的处理装置的结构框图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
在本实施例中提供了一种智能家居操作系统中任务的处理方法，图1是根据本发明实施例的智能家居操作系统中任务的处理方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S102，获取目标智能家居设备上报的待处理的目标任务的任务负载；
步骤S104，确定设备集中包括的各设备的运行参数，其中，所述设备集包括所述目标智能家居设备以及处于空闲状态的边缘计算设备，所述运行参数包括所述设备的任务处理速度以及所述设备执行任务时的功率；
步骤S106，基于所述任务负载、各设备的任务处理速度以及各设备执行任务时的功率从所述设备集中选取用于执行所述目标任务的目标设备，并利用所述目标设备处理所述目标任务。
其中，执行上述操作的可以是中心调度平台，在中心调度平台的数据库中可以存储有边缘计算设备(或称为边缘服务器)和智能家居设备的运行参数(包括：任务处理速度、执行任务时的功率)，其中，各设备的运行参数是由设备本身的硬件性能确定的。
通过上述实施例，由于是依据边缘计算设备和智能家居设备的性能的综合计算结果来调度执行目标任务的设备，实现了综合考虑任务执行设备的执行时间和执行能耗，选择处于空闲状态且执行时间少、能耗低的执行设备，从而实现满足智能家居云系统的低功耗要求的目的。
在一个可选的实施例中，基于所述任务负载、各设备的任务处理速度以及各设备执行任务时的功率从所述设备集中选取用于执行所述目标任务的目标设备包括：通过如下方式分别确定所述设备集中包括的各设备的能耗参数：将所述任务负载与所述设备集中包括的第一设备的第一任务处理速度的比值作为所述第一设备执行所述目标任务的第一执行时间，将所述第一设备执行任务时的第一功率与所述第一执行时间的乘积作为所述第一设备执行所述目标任务的第一执行能耗；基于所述第一执行时间、所述第一执行能耗以及预设的任务执行响应时间阈值确定所述第一设备的第一能耗参数；选取能耗参数最小的设备作为所述目标设备。在本实施例中是通过对边缘计算设备和智能家居设备的任务执行时间、边缘服务器和智能家居设备的能耗的综合计算，对智能家居云系统的能耗进行优化。
在一个可选的实施例中，基于所述第一执行时间、所述第一执行能耗以及预设的任务执行响应时间阈值确定所述第一设备的第一能耗参数包括：通过如下公式确定所述第一能耗参数S1： 其中，w1和w2为预设的权重参数，且0≤w1，w2≤1，E1为所述第一执行能耗，T1为所述第一执行时间，t为所述任务执行响应时间阈值。此外，还需要说明的是，在上述公式中，参数“10”是一种可选的实施方式，在实际应用中，还可以采用其他数值来替换该参数“10”。
在一个可选的实施例中，在确定所述目标设备为所述边缘计算设备时，利用所述目标设备处理所述目标任务包括：向所述目标智能家居设备发送重定向指令以及所述目标设备的目标标识信息，以指示所述目标智能家居设备执行以下操作：与所述目标标识信息所指示的所述目标设备建立连接；在建立连接后将任务处理请求发送至所述目标设备，其中，所述任务处理请求用于请求所述目标设备处理所述目标任务。在本实施例中，上述的重定向指令可以是HTTP重定向指令，上述的目标标识信息可以是目标设备的互联网协议IP地址。通过上述操作，可以实现将目标任务转由边缘计算设备处理，即，可以实现将执行时间长、能耗高的任务在边缘计算设备中完成，因此可以不占用智能家居设备过多的内存和处理器算力，有利于节省智能家居设备的内存和降低功耗，降低延时。
下面结合具体实施例对本发明进行整体说明：
本发明实施例中涉及一种基于边缘计算网络的云平台系统，结构示意图如图2所示，包含中心调度平台、边缘计算网络和智能家居设备。其中，边缘计算网络包含若干个边缘计算设备，每一边缘计算设备可以为基站等分布在网络边缘具有计算能力的设备。智能家居设备通过无线链路与边缘计算设备连接。
基于上述所述的云平台系统，本具体实施例中还提供了一种任务迁移方法。如图3所示，包括如下步骤：
S302：中心调度平台获取智能家居设备上报的待处理的任务n的任务负载Ln；
其中，中心调度平台的数据库中存储有边缘计算设备和智能家居设备的运行参数，该些运行参数包括边缘计算设备的任务处理速度Vi,边缘计算设备执行任务时的功率Pi,智能家居设备的任务处理速度vj和执行任务时的功率pj。这些参数都由设备本身的硬件性能确定；
S304：中心调度平台依据设备的运行参数，分别计算边缘计算设备的任务执行时间Ti和执行能耗Ei，智能家居设备的任务执行时间tj和执行能耗ej，计算公式如式(1)-(4)所示，
Ei＝Pi×Ti 公式(2)
ej＝pj×tj 公式(4)
S306：中心调度平台依据算法S给出最终的任务执行设备(该任务执行设备包含智能家居设备和边缘计算设备)，并通过消息重定向方法将任务n迁移到执行设备，其中算法S公式如式(5)所示，
其中，将各个边缘计算设备执行能耗Ei、上报待处理任务的智能家居设备执行能耗ej作为参数E分别代入公式进行计算，将各个边缘计算设备的任务执行时间Ti、上报待处理任务的智能家居设备的任务执行时间tj作为参数T分别代入上述公式进行计算，t表示用户要求的任务执行响应时间约束。w1和w2为权重系数，取值范围为0≤w1，w2≤1。
该算法可以在满足边缘设备用户对任务执行响应时间约束下，衡量执行设备所产生的能耗，该执行设备即包含边缘计算设备，也包含智能家居设备。S值越大，其对应的执行设备能耗就越高；相反，所需能耗就越低。因此，中心调度平台选取S取值最低的设备作为任务执行设备(该任务执行设备为选择出的智能家居设备或者边缘计算设备)。
如果选取的执行设备为智能家居设备，则中心调度平台向智能家居设备发送在本地进行任务处理的指令；如果选取的执行设备为边缘计算设备，则中心调度平台向智能家居设备发回一个HTTP重定向指令，同时将重定向的边缘计算设备的IP地址发送给智能家居设备。智能家居设备在收到重定向指令后，与选定的边缘计算设备建立连接，请求计算的任务。该边缘计算设备响应智能家居设备的请求，完成计算任务。
S308：在获取智能家居设备上报的任务n+1、任务n+2……、任务n+m后，中心调度平台在没有执行任务的空闲执行设备之间进行任务调度，重复S302至S306。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
在本实施例中还提供了一种智能家居操作系统中任务的处理装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图4是根据本发明实施例的智能家居操作系统中任务的处理装置的结构框图，如图4所示，该装置包括：
获取模块42，用于获取目标智能家居设备上报的待处理的目标任务的任务负载；确定模块44，用于确定设备集中包括的各设备的运行参数，其中，所述设备集包括所述目标智能家居设备以及处于空闲状态的边缘计算设备，所述运行参数包括所述设备的任务处理速度以及所述设备执行任务时的功率；处理模块46，用于基于所述任务负载、各设备的任务处理速度以及各设备执行任务时的功率从所述设备集中选取用于执行所述目标任务的目标设备，并利用所述目标设备处理所述目标任务。
在一个可选的实施例中，所述处理模块46包括：确定单元，用于通过如下方式分别确定所述设备集中包括的各设备的能耗参数：将所述任务负载与所述设备集中包括的第一设备的第一任务处理速度的比值作为所述第一设备执行所述目标任务的第一执行时间，将所述第一设备执行任务时的第一功率与所述第一执行时间的乘积作为所述第一设备执行所述目标任务的第一执行能耗；基于所述第一执行时间、所述第一执行能耗以及预设的任务执行响应时间阈值确定所述第一设备的第一能耗参数；选择单元，用于选取能耗参数最小的设备作为所述目标设备。
在一个可选的实施例中，所述确定单元可以通过如下方式确定所述第一设备的第一能耗参数：通过如下公式确定所述第一能耗参数S1：
其中，w1和w2为预设的权重参数，且0≤w1，w2≤1，E1为所述第一执行能耗，T1为所述第一执行时间，t为所述任务执行响应时间阈值。
在一个可选的实施例中，在确定所述目标设备为所述边缘计算设备时，所述处理模块46可以通过如下方式利用所述目标设备处理所述目标任务：向所述目标智能家居设备发送重定向指令以及所述目标设备的目标标识信息，以指示所述目标智能家居设备执行以下操作：与所述目标标识信息所指示的所述目标设备建立连接；在建立连接后将任务处理请求发送至所述目标设备，其中，所述任务处理请求用于请求所述目标设备处理所述目标任务。
在本发明实施例中还提供了一种云平台系统，包括上述任一项实施例中所述的处理装置。
在一个可选的实施例中，所述云平台系统还包括所述目标智能家居设备和所述边缘计算设备。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，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 (10)

1.一种智能家居操作系统中任务的处理方法，其特征在于，包括：
获取目标智能家居设备上报的待处理的目标任务的任务负载；
确定设备集中包括的各设备的运行参数，其中，所述设备集包括所述目标智能家居设备以及处于空闲状态的边缘计算设备，所述运行参数包括所述设备的任务处理速度以及所述设备执行任务时的功率；
基于所述任务负载、各设备的任务处理速度以及各设备执行任务时的功率从所述设备集中选取用于执行所述目标任务的目标设备，并利用所述目标设备处理所述目标任务。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述任务负载、各设备的任务处理速度以及各设备执行任务时的功率从所述设备集中选取用于执行所述目标任务的目标设备包括：
通过如下方式分别确定所述设备集中包括的各设备的能耗参数：将所述任务负载与所述设备集中包括的第一设备的第一任务处理速度的比值作为所述第一设备执行所述目标任务的第一执行时间，将所述第一设备执行任务时的第一功率与所述第一执行时间的乘积作为所述第一设备执行所述目标任务的第一执行能耗；基于所述第一执行时间、所述第一执行能耗以及预设的任务执行响应时间阈值确定所述第一设备的第一能耗参数；
选取能耗参数最小的设备作为所述目标设备。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述第一执行时间、所述第一执行能耗以及预设的任务执行响应时间阈值确定所述第一设备的第一能耗参数包括：
通过如下公式确定所述第一能耗参数S1：
其中，w1和w2为预设的权重参数，且0≤w1，w2≤1，E1为所述第一执行能耗，T1为所述第一执行时间，t为所述任务执行响应时间阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述目标设备为所述边缘计算设备时，利用所述目标设备处理所述目标任务包括：
向所述目标智能家居设备发送重定向指令以及所述目标设备的目标标识信息，以指示所述目标智能家居设备执行以下操作：
与所述目标标识信息所指示的所述目标设备建立连接；在建立连接后将任务处理请求发送至所述目标设备，其中，所述任务处理请求用于请求所述目标设备处理所述目标任务。
5.一种智能家居操作系统中任务的处理装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标智能家居设备上报的待处理的目标任务的任务负载；
确定模块，用于确定设备集中包括的各设备的运行参数，其中，所述设备集包括所述目标智能家居设备以及处于空闲状态的边缘计算设备，所述运行参数包括所述设备的任务处理速度以及所述设备执行任务时的功率；
处理模块，用于基于所述任务负载、各设备的任务处理速度以及各设备执行任务时的功率从所述设备集中选取用于执行所述目标任务的目标设备，并利用所述目标设备处理所述目标任务。
6.根据权利要求5所述的处理装置，其特征在于，所述处理模块包括：
确定单元，用于通过如下方式分别确定所述设备集中包括的各设备的能耗参数：将所述任务负载与所述设备集中包括的第一设备的第一任务处理速度的比值作为所述第一设备执行所述目标任务的第一执行时间，将所述第一设备执行任务时的第一功率与所述第一执行时间的乘积作为所述第一设备执行所述目标任务的第一执行能耗；基于所述第一执行时间、所述第一执行能耗以及预设的任务执行响应时间阈值确定所述第一设备的第一能耗参数；
选择单元，用于选取能耗参数最小的设备作为所述目标设备。
7.一种云平台系统，其特征在于，包括权利要求5或6中所述的处理装置。
8.根据权利要求7所述的云平台系统，其特征在于，所述云平台系统还包括所述目标智能家居设备和所述边缘计算设备。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至4任一项中所述的方法。
10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至4任一项中所述的方法。
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