CN111324442A - 一种面向异构环境下的微小算力调度系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种面向异构环境下的微小算力调度系统，包括在区块链网络中构建节点联盟，在所述节点联盟选定代表节点；所述节点联盟中其余节点均与代表节点连接，所述代表节点与外部区块链网络连接，并与外部区块链网络进行数据交换；所述代表节点用于根据节点联盟内各节点的计算资源进行计算任务划分，还用于根据节点联盟内各节点的计算资源的使用状态，动态调整节点联盟内各个节点的计算任务分配；根据每个节点贡献的计算量进行奖励分配。相对现有技术，本发明实现对微小算力节点的合理组织和任务分配，使微小算力节点更加容易地在区块链系统的算力竞争中获得收益，促进了对算力资源的有效利用。

Description

一种面向异构环境下的微小算力调度系统
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，特别涉及一种面向异构环境下的微小算力调度系统。
背景技术
传统区块链共识机制的核心理念是通过引入分布式节点的算力竞争(工作量证明Proof-of-Work,PoW)来保证数据一致性和共识的安全性。区块链系统中,各节点(即矿工)基于各自的计算机算力的相互竞争来共同解决一个求解复杂但验证容易的SHA256数学难题(即挖矿)，最快解决该难题的节点将获得区块记账权和系统自动生成的收益。基于算力竞争的共识机制是当前区块链主流解决方案，其存在“赢者通吃(Winner-takes-all)”的特点。这一特点导致计算力高的节点垄断收益而低计算力节点无法得到收益，进而低算力节点极少参与到区块链活动中。由于大规模分布式资源管理中节点算力异构的特性，采用传统的区块链共识机制使得其中低计算力节点难以获得合理的收益。所以有必要对这些问题进行解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种面向异构环境下的微小算力调度系统，所要解决的技术问题是：，采用传统的区块链共识机制使得其中低计算力节点难以获得合理的收益。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种面向异构环境下的微小算力调度系统，包括在区块链网络中构建节点联盟，在所述节点联盟选定代表节点；
所述节点联盟中其余节点均与代表节点连接，所述代表节点与外部区块链网络连接，并与外部区块链网络进行数据交换；
所述代表节点用于根据节点联盟内各节点的计算资源进行计算任务划分，还用于根据节点联盟内各节点的计算资源的使用状态，动态调整节点联盟内各个节点的计算任务分配；根据每个节点贡献的计算量进行奖励分配。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述节点联盟由地理上设定距离内的节点组成；或者由同一单位或组织内的节点组成。
进一步，所述代表节点用于对节点联盟进行节点扩充，将新的节点加入到节点联盟中；还用于对节点联盟内的节点进行裁减。
进一步，所述代表节点用于根据最近贡献划分机制和当下贡献划分机制对节点联盟内的节点进行奖励分配。
进一步，所述最近贡献划分机制具体为：所述节点联盟获取到奖励后，所述代表节点根据设定时间内每个节点贡献的计算量来进行奖励划分，当所述代表节点中任一节点在进行奖励划分之前退出所述节点联盟，所述代表节点按照该节点贡献的计算量为其划分奖励。
进一步，所述节点联盟中的节点所获奖励为：
Figure BDA0002397676290000021
其中i代表对应节点，T0和T1为节点任务计算的起始时间和结束时间；MHPSi(t)是节点i在t时的算力水平，RT1为节点联盟获得的奖励。
进一步，所述当下贡献划分机制具体为：所述代表节点预估在将来设定时间内能获得的奖励，然后根据节点联盟内每个节点的当前计算力预支奖励。
进一步，所述节点联盟中的节点所获奖励为：
Figure BDA0002397676290000031
其中i代表对应节点，T0和T1为节点任务计算的起始时间和结束时间；MHPSi(t)是节点i在t时的算力水平，
Figure BDA0002397676290000032
为代表节点预估节点联盟到T1时刻所获的奖励。
本发明的有益效果是：利用计算任务划分和奖励划分，在异构环境下能较为有效地调度低算力节点，将为基于区块链的分布式资源管理提供更多资源；实现对微小算力节点的合理组织和任务分配，使微小算力节点更加容易地在区块链系统的算力竞争中获得收益，促进了对算力资源的有效利用。
附图说明
图1为本发明一种面向异构环境下的微小算力调度系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在分布式网络中，存在大量的大型服务器和工作组计算机，以及海量的个人计算机，它们都是分布式网络中的算力资源；随着区块链网络的发展，这些算力资源正被利用到区块链系统的算力竞争中，以提供工作量证明的方式获取区块记账权和系统收益，比如比特币等相关数字虚拟货币的收益。在区块链系统中，相比于个人计算机所能提供的微小算力资源，拥有强大算力资源的大型服务器和工作组计算机拥有明显的运算速度优势，由于基于算力竞争的共识机制存在赢者通吃的特点，即首先挖到矿的节点得到此矿点的全部收益，后来挖到此矿点的矿机节点，将不再产生任何的收益，所以微小算力节点很难在算力竞争中获得收益。
为了能使微小算力节点也能积极的加入到区块链系统中，充分利用网络中大量的闲置算力资源，拟通过为低算力节点分配适当奖励以调度微小算力，这些奖励由微小算力节点联盟参与外部算力竞争获得。
如图1所示，一种面向异构环境下的微小算力调度系统，包括在区块链网络中构建节点联盟，在所述节点联盟选定代表节点；
所述节点联盟中其余节点均与代表节点连接，所述代表节点与外部区块链网络连接，并与外部区块链网络进行数据交换；
所述代表节点用于根据节点联盟内各节点的计算资源进行计算任务划分，还用于根据节点联盟内各节点的计算资源的使用状态，动态调整节点联盟内各个节点的计算任务分配；根据每个节点贡献的计算量进行奖励分配。
上述实施例中，所述节点联盟由地理上设定距离内的节点组成；或者由同一单位或组织内的节点组成。
上述实施例中，所述代表节点用于对节点联盟进行节点扩充，将新的节点加入到节点联盟中；还用于对节点联盟内的节点进行裁减。
上述实施例中，所述代表节点用于根据最近贡献划分机制和当下贡献划分机制对节点联盟内的节点进行奖励分配。
上述实施例中，所述最近贡献划分机制具体为：所述节点联盟获取到奖励后，所述代表节点根据设定时间内每个节点贡献的计算量来进行奖励划分，当所述代表节点中任一节点在进行奖励划分之前退出所述节点联盟，所述代表节点按照该节点贡献的计算量为其划分奖励。
上述实施例中，所述节点联盟中的节点所获奖励为：
Figure BDA0002397676290000041
其中i代表对应节点，T0和T1为节点任务计算的起始时间和结束时间；MHPSi(t)是节点i在t时的算力水平，RT1为节点联盟获得的奖励。
上述实施例中，所述当下贡献划分机制具体为：所述代表节点预估在将来设定时间内能获得的奖励，然后根据节点联盟内每个节点的当前计算力预支奖励。
上述实施例中，所述节点联盟中的节点所获奖励为：
Figure BDA0002397676290000051
其中i代表对应节点，T0和T1为节点任务计算的起始时间和结束时间；MHPSi(t)是节点i在t时的算力水平，
Figure BDA0002397676290000052
为代表节点预估节点联盟到T1时刻所获的奖励。
当节点联盟的计算力竞争中落后于区块链网络中的其它挖矿节点，而没有达到预估的奖励值，即
Figure BDA0002397676290000053
这种划分方法仍旧能保证低算力节点的奖励，低算力节点所获收益优于最近贡献划分；如果联盟超出了预估的奖励，即
Figure BDA0002397676290000054
该划分方法将超出的奖励划分给代表节点作为其分配计算任务的奖励，低算力节点所获收益低于最近贡献划分。
利用计算任务划分和奖励划分，在异构环境下能较为有效地调度低算力节点，将为基于区块链的分布式资源管理提供更多资源；实现对微小算力节点的合理组织和任务分配，使微小算力节点更加容易地在区块链系统的算力竞争中获得收益，促进了对算力资源的有效利用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (8)

1.一种面向异构环境下的微小算力调度系统，其特征在于：包括在区块链网络中构建节点联盟，在所述节点联盟选定代表节点；
所述节点联盟中其余节点均与代表节点连接，所述代表节点与外部区块链网络连接，并与外部区块链网络进行数据交换；
所述代表节点用于根据节点联盟内各节点的计算资源进行计算任务划分，还用于根据节点联盟内各节点的计算资源的使用状态，动态调整节点联盟内各个节点的计算任务分配；根据每个节点贡献的计算量进行奖励分配。
2.根据权利要求1所述的一种面向异构环境下的微小算力调度方法，其特征在于，所述节点联盟由地理上设定距离内的节点组成；或者由同一单位或组织内的节点组成。
3.根据权利要求1所述的一种面向异构环境下的微小算力调度方法，其特征在于，所述代表节点用于对节点联盟进行节点扩充，将新的节点加入到节点联盟中；还用于对节点联盟内的节点进行裁减。
4.根据权利要求1所述的一种面向异构环境下的微小算力调度方法，其特征在于，所述代表节点用于根据最近贡献划分机制和当下贡献划分机制对节点联盟内的节点进行奖励分配。
5.根据权利要求4所述的一种面向异构环境下的微小算力调度方法，其特征在于，所述最近贡献划分机制具体为：所述节点联盟获取到奖励后，所述代表节点根据设定时间内每个节点贡献的计算量来进行奖励划分，当所述代表节点中任一节点在进行奖励划分之前退出所述节点联盟，所述代表节点按照该节点贡献的计算量为其划分奖励。
6.根据权利要求5所述的一种面向异构环境下的微小算力调度方法，其特征在于，所述节点联盟中的节点所获奖励为：
Figure FDA0002397676280000021
其中i代表对应节点，T0和T1为节点任务计算的起始时间和结束时间；MHPSi(t)是节点i在t时的算力水平，
Figure FDA0002397676280000023
为节点联盟获得的奖励。
7.根据权利要求4所述的一种面向异构环境下的微小算力调度方法，其特征在于，所述当下贡献划分机制具体为：所述代表节点预估在将来设定时间内能获得的奖励，然后根据节点联盟内每个节点的当前计算力预支奖励。
8.根据权利要求7所述的一种面向异构环境下的微小算力调度方法，其特征在于，所述节点联盟中的节点所获奖励为：
Figure FDA0002397676280000022
其中i代表对应节点，T0和T1为节点任务计算的起始时间和结束时间；MHPSi(t)是节点i在t时的算力水平，
Figure FDA0002397676280000024
为代表节点预估节点联盟到T1时刻所获的奖励。
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