CN112929427A - 一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法及装置 - Google Patents

一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法及装置，通过综合考虑当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息，以及节点信息，并通过计算预计覆盖时长，使服务节点能够适应卫星拓扑的快速变化。并且，在当前网络拓扑在未来时间段内发生变化或当前服务节点与用户终端断开连接的情况下，重新确定当前服务节点，这样可以不仅通过计算预计覆盖时长来适应拓扑变化，还可以在合理的未来时间段内利用卫星边缘计算节点资源的同时，适应卫星拓扑的快速变化，计算迁移的时延和能耗得到迁移的收益，以决定是否迁移。这样选择合适的服务节点，提升了服务节点与用户终端连接的有效性，保证数据传输时延，提高服务质量。

Description

一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法及装置。
背景技术
随着计算密集型和延迟敏感型业务的发展，人们已经逐渐适应高清视频和低延迟游戏带来对生活品质的改善。而相关技术中用户终端的业务一般在集中式的云数据中心处理，但云数据中心地理位置往往距离用户比较远，因此为了节省数据传输至远程云数据中心的成本，可以采用低轨卫星边缘计算系统进行处理。
在低轨卫星边缘计算系统中，将任务卸载在低轨卫星上进行处理，通过低轨卫星节约和分担云数据中心的成本。但是，在低轨卫星边缘计算系统中，随机确定的边缘计算节点距离用户终端的通信距离较远，导致数据传输延迟较高，甚至数据传输中断。因此，如何选择合适的边缘计算节点，在节省和分担云数据中心成本的同时，保证数据传输时延，提高服务质量。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法及装置，用以选择合适的边缘计算节点，在节省和分担云数据中心成本的同时，保证数据传输时延，提高服务质量。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法，包括：
获取用户终端发送的服务请求；所述服务请求用于请求控制器分配服务节点；
基于所述服务请求，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的最佳服务节点，将最佳服务节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端；所述节点信息包括：所有节点的剩余资源情况、各节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长；所述所有节点的预计覆盖时长为从当前时刻开始之后未来时间段内，预计与用户终端保持连接，且与用户终端的跳数低于预定跳数阈值的最高连续时长；
在当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，或当前服务节点与所述用户终端断开连接的情况下，将当前服务节点作为源节点，获取迁移指令；其中所述迁移指令包括：用户终端发送的迁移请求或者控制器生成的迁移指令；所述迁移请求用于请求迁移所述源节点提供服务的容器至所述节点中的目标节点，所述目标节点为所述节点中除所述源节点以外的节点，与源节点为不同节点；
基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点，将目标节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端；其中，所述基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点，包括：基于所述迁移指令，所述拓扑信息，所有节点的节点信息以及获取所有节点的迁移信息，其中，所述迁移信息包括：所有节点与源节点之间的跳数、服务迁移传输数据量以及服务迁移时长；基于所有节点的迁移信息，确定迁移收益为正且最大的节点，作为目标节点。
进一步的，所述基于所有节点的迁移信息，确定迁移收益为正且最大的节点，作为目标节点，将目标节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端，包括：
将所有节点与源节点之间的跳数，和服务迁移传输数据量之积，确定为所有节点的迁移能耗；
计算所述源节点的服务容器的迁移收入；其中，所述计算所述源节点的服务容器的迁移收入，包括：所有节点被确定为服务节点的评分值减去所述源节点被确定为服务节点的评分值，得到所述源节点的服务容器的迁移收入；
如果所述迁移收入与所述迁移能耗确定的所有节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，作为目标节点，以将目标节点作为当前服务节点，反馈至所述用户终端。
进一步的，采用如下步骤，确定所有节点的迁移收益为正：
从所述迁移收入中去掉所述迁移能耗和迁移时延成本，确定所有节点的迁移收益；
判断所有节点的迁移收益是否大于零；
如果所有节点的迁移收益大于零，则确定所有节点的迁移收益为正；
所述如果所述迁移收入与所述迁移能耗确定的所有节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，作为目标节点，以将目标节点作为当前服务节点，反馈至所述用户终端，包括：
如果所述节点的迁移收益为正，直接选择迁移收益最大的节点，确定为目标节点。
进一步的，在所述迁移指令为控制器生成的迁移指令的情况下，在所述判断所有节点的迁移收益是否大于零之后，所述方法还包括：
如果所述节点的迁移收益不大于零，则继续使用所述最佳服务节点继续提供服务。
进一步的，采用如下步骤，确定所述节点的迁移收益为正：
判断所述迁移收入是否大于所述迁移能耗；
如果所述迁移收入大于所述迁移能耗，则确定所述节点的迁移收益为正；
所述如果所述节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，确定为服务节点，包括：
从所述迁移收入中去掉所述迁移能耗和迁移时延成本，确定所述节点的迁移收益；
选择迁移收益最大的节点，确定为目标节点；
在所述判断所述迁移收入是否大于所述迁移能耗之后，所述方法还包括：
如果所述迁移收入不大于所述迁移能耗，则继续使用所述最佳服务节点继续提供服务。
进一步的，所述基于所述服务请求，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的最佳服务节点，包括：
依据所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，对所有节点进行打分，得到评分结果，以计算所有节点被确定为服务节点的评分值；
从所有节点中，选择分数最高的节点，作为最佳服务节点。
进一步的，所述依据所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，对所有节点进行打分，得到评分结果，包括：
分别对所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长进行归一化，得到归一化后剩余资源情况、归一化后跳数及归一化后预计覆盖时长；
获取归一化后剩余资源情况的权重、归一化后跳数的权重及归一化后预计覆盖时长的权重；
通过所述归一化后剩余资源情况的权重、所述归一化后跳数的权重及所述归一化后预计覆盖时长的权重，加权归一化后剩余资源情况、归一化后跳数及归一化后预计覆盖时长，得到加权数值，作为评分结果。
进一步的，所述依据所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，对所有节点进行打分，得到评分结果，包括：
获取剩余资源情况的权重、跳数的权重及预计覆盖时长的权重；
通过所述剩余资源情况的权重、所述跳数的权重及所述预计覆盖时长的权重，加权所述剩余资源情况、所述跳数及所述预计覆盖时长，得到加权数值，作为评分结果。
第二方面，本发明实施例提供了一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定装置，包括：
第一获取模块，用于获取用户终端发送的服务请求；所述服务请求用于请求控制器分配服务节点；
第一计算模块，用于基于所述服务请求，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的最佳服务节点，将最佳服务节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端；所述节点信息包括：所有节点的剩余资源情况、各节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长；所述所有节点的预计覆盖时长为从当前时刻开始之后未来时间段内，预计与用户终端保持连接，且与用户终端的跳数低于预定跳数阈值的最高连续时长；
第二获取模块，用于在当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，或当前服务节点与所述用户终端断开连接的情况下，将当前服务节点作为源节点，获取迁移指令；其中所述迁移指令包括：用户终端发送的迁移请求或者控制器生成的迁移指令；所述迁移请求用于请求迁移所述源节点提供服务的容器至所述节点中的目标节点，所述目标节点为所述节点中除所述源节点以外的节点，与源节点为不同节点；
第一处理模块，用于基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点，将目标节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端；其中，所述基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点，包括：基于所述迁移指令，所述拓扑信息，所有节点的节点信息以及获取所有节点的迁移信息，其中，所述迁移信息包括：所有节点与源节点之间的跳数、服务迁移传输数据量以及服务迁移时长；基于所有节点的迁移信息，确定迁移收益为正且最大的节点，作为目标节点。
进一步的，所述第一处理模块，用于：
将所有节点与源节点之间的跳数，和服务迁移传输数据量之积，确定为所有节点的迁移能耗；
计算所述源节点的服务容器的迁移收入；其中，所述计算所述源节点的服务容器的迁移收入，包括：所有节点被确定为服务节点的评分值减去所述源节点被确定为服务节点的评分值，得到所述源节点的服务容器的迁移收入；
如果所述迁移收入与所述迁移能耗确定的所有节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，作为目标节点，以将目标节点作为当前服务节点，反馈至所述用户终端。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面任一的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例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指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面任一的方法。
本发明实施例有益效果：
本发明实施例提供的一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法及装置，通过综合考虑当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息，以及节点信息，比如所有节点的剩余资源情况、所述节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，从所有节点中，选择评分值最大的节点，作为服务节点，以将服务节点反馈至所述用户终端；在当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，或当前服务节点与所述用户终端断开连接的情况下，将当前服务节点作为源节点，获取迁移指令；基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的评分值；并依据所有节点的迁移信息，比如所述节点与源节点之间的跳数、服务迁移传输数据量以及服务迁移时长，确定迁移收益为正且最大的节点，作为目标节点，以将目标节点作为当前服务节点，并反馈当前服务节点至用户终端。
这样，通过综合考虑当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息，以及与节点相关的信息，也就是节点信息，比如所有节点的剩余资源情况、所述节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，选择出当前网络拓扑中最合适的节点，这样可用资源情况，并通过计算预计覆盖时长，使服务节点能够适应卫星拓扑的快速变化。并且，在当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，或当前服务节点与所述用户终端断开连接的情况下，获取迁移请求，重新确定当前服务节点，这样可以不仅通过计算预计覆盖时长来适应拓扑变化，还可以在合理的未来时间段内利用卫星边缘计算节点资源的同时，适应卫星拓扑的快速变化，计算迁移的时延和能耗得到迁移的收益，以决定是否迁移。这样选择合适的服务节点，提升了服务节点与用户终端连接的有效性，保证数据传输时延，提高服务质量。同时，保障卫星拓扑在确定服务节点后短期内发生变化后，通过重新确定服务节点，对于新的卫星拓扑依然适用，减少了迁移数据量的开销。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的面向低轨卫星边缘计算网络系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法的第一流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法的第二流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法的第一交互流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法的第二交互流程示意图；
图6为本发明实施例的一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面首先对本发明实施例提供的一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法及装置进行简单介绍。
随着计算密集型和延迟敏感型业务的发展，人们已经逐渐适应高清视频和低延迟游戏带来对生活品质的改善。而相关技术中用户终端的业务一般在集中式的云数据中心处理，但云数据中心地理位置往往距离用户比较远，因此为了节省数据传输至远程云数据中心的成本，可以采用低轨卫星边缘计算系统进行处理。
在低轨卫星边缘计算系统中，将任务卸载在低轨卫星上进行处理，通过低轨卫星节约和分担云数据中心的成本。但是，在低轨卫星边缘计算系统中，随机确定的边缘计算节点距离用户终端的通信距离较远，导致数据传输延迟较高，甚至数据传输中断。因此，如何选择合适的边缘计算节点，在节省和分担云数据中心成本的同时，保证数据传输时延，提高服务质量。
基于此，发明人发现边缘计算节点(下文均称为节点)不仅受限于资源，比如当一个节点被占用时，该节点剩余的CPU和内存资源可能无法满足新到来服务的处理；而且，由于低轨卫星边缘网络拓扑的状态及连接状态快速变化，比如用户终端与当前建立连接的节点断开，需要继续通信，重新与新的节点建立连接。如果当前建立连接的节点与用户终端通信距离较远，不仅传输开销大，而且在将数据迁移到新的节点时，迁移的数据量也较大，则会产生较大的开销。
因此，发明人考虑在低轨卫星网络拓扑情况发生快速变化的情况，在确定服务节点时，考虑服务节点在当前时刻开始之后未来时间段内的拓扑变化，以及发生变化后的拓扑网络。如果在已选定服务节点的未来时间段内拓扑发生变化，则需考虑变化后的拓扑信息；如果网络拓扑的变化会导致跳数变化，因为可能路由发生了变化。本发明实施例提供一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法及装置，说明如下：
通过综合考虑当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息，以及与节点相关的信息，也就是节点信息，比如所有节点的剩余资源情况、所述节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，选择出当前网络拓扑中最合适的节点，即，从所有节点中，选择评分值最大的节点，作为服务节点，以将服务节点反馈至所述用户终端；在当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，或当前服务节点与所述用户终端断开连接的情况下，将当前服务节点作为源节点，获取迁移指令；基于迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的评分值；并依据所有节点的迁移信息，比如所述节点与源节点之间的跳数、服务迁移传输数据量以及服务迁移时长，确定迁移收益为正且最大的节点，作为目标节点，以将目标节点作为当前服务节点，并反馈当前服务节点至用户终端。
这样，通过综合考虑当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息，以及与节点相关的信息，也就是节点信息，比如所有节点的剩余资源情况、所述节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，选择出当前网络拓扑中最合适的节点，这样可用资源情况，并通过计算预计覆盖时长，使服务节点能够适应卫星拓扑的快速变化。并且，在当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，或当前服务节点与所述用户终端断开连接的情况下，获取迁移请求，重新确定当前服务节点，这样可以不仅通过计算预计覆盖时长来适应拓扑变化，还可以在合理的未来时间段内利用卫星边缘计算节点资源的同时，适应卫星拓扑的快速变化，计算迁移的时延和能耗得到迁移的收益，以决定是否迁移。这样选择合适的服务节点，提升了服务节点与用户终端连接的有效性，保证数据传输时延，提高服务质量。同时，保障卫星拓扑在确定服务节点后短期内发生变化后，通过重新确定服务节点，对于新的卫星拓扑依然适用，减少了迁移数据量的开销。
结合上面介绍，为了方便从上理解本发明实施例提供的面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法及装置，以下进行整体介绍。
首先，本发明实施例提供的面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法及装置，应用于电子设备，电子设备可以为：控制器或服务器等。比如但不限于地面控制器。此控制器为面向低轨卫星边缘计算网络系统中的一个设备。如图1所示，卫星网络包括：低轨卫星节点。通过将边缘计算部署在低轨卫星节点，与地面控制器保持信息交互，并定期向地面控制器发送计算资源情况。
地面网络包括：地面站、地面控制器、数据中心以及路由器等其他设备。地面站负责为覆盖区域内的用户终端传输数据。地面控制器具备服务发现能力，包括运行中服务、服务镜像的位置信息；同时，地面控制器负责执行确定当前服务节点，即依据服务请求进行服务编排时确定的当前服务节点和依据迁移请求使用服务迁移策略确定的当前服务节点。具体的，地面控制器能够为用户终端用户终端选择服务节点，并指导用户终端与服务节点进行端到端通信。数据中心具有海量的存储资源，负责存储网络中产生的各类信息。
继续对本发明实施例提供的面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法进行介绍。
如图2所示，本发明实施例所提供的面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法，该方法可以包括如下步骤：
步骤110，获取用户终端发送的服务请求；所述服务请求用于请求控制器分配服务节点。
考虑到节点不仅受限于资源，比如当一个节点被占用时，该节点剩余的CPU和内存资源可能无法满足新到来服务的处理；而且，由于低轨卫星边缘网络拓扑的状态及连接状态快速变化，比如用户终端与当前建立连接的节点断开，需要继续通信，重新与新的节点建立连接。如果当前建立连接的节点与用户终端通信距离较远，不仅传输开销大，而且在将数据迁移到新的节点时，迁移的数据量也较大，则会产生较大的开销。因此，采用如下步骤110至步骤130，即设计服务编排流程和策略，以满足用户用户终端提出的低时延通信、低处理能耗需求，是低轨卫星边缘计算中的一个关键问题。
以下以地面控制器为执行主体。该地面控制器放置在地面，负责全局的编排和控制(即面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法的整个实现过程)。每当用户终端有服务请求时，都需要先向地面控制器发起请求，由地面控制器决策之后得到服务节点，将包含有服务节点的结果返回给用户终端，然后用户终端再和服务节点通信以获取服务。
其中，能够为用户终端提供服务的节点，称为服务节点；从服务节点中选择最佳服务的节点，称为最佳服务节点。下文中的目标节点也是一种能够为用户终端提供迁移服务的节点。此目标节点中的“目标”和服务节点中“服务”是为了进行名称区分。在当前时刻，能够为用户终端提供服务的节点，称为当前服务节点。在当前服务节点处于未来时间段内，不能为用户终端提供服务的节点，需要将其提供服务的容器进行迁移，称为源节点。而，能够在未来时间段内，能够为用户终端提供迁移服务的节点，称为目标节点，这样重新确定未来时间段内的服务节点。因为迁移服务也是服务中的一种，因此，此时的目标节点也可以称为服务节点。
为了能够让地面控制器给用户终端选择合适的服务节点，用户终端需要发送用于控制器分配服务节点的请求，来触发地面控制器确定服务节点，此请求称为服务请求。此服务请求中包含有能标识请求类型，请求发送方的唯一标识及请求接受方的唯一标识，以方便通信。
步骤120，基于所述服务请求，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的最佳服务节点，将最佳服务节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端；所述节点信息包括：所有节点的剩余资源情况、各节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长；所述所有节点的预计覆盖时长为从当前时刻开始之后未来时间段内，预计与用户终端保持连接，且与用户终端的跳数低于预定跳数阈值的最高连续时长。
由于所有节点是否能够为用户终端提供服务，都需要经过一一核实，因此在上述步骤120中，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的评分值。从所有节点中，选择评分值最大的节点，作为最佳服务节点。此评分值可以通过分数表示，也可以通过整数表示，为了布局清楚，详细说明如下。
需要说明的是，所有节点的剩余资源情况包括：每个节点的可用CPU资源，每个节点的可用内存资源。上述预计覆盖时长的设定，能够改善服务处理过程中因卫星拓扑变化对服务编排决策(即确定服务节点)的影响，可以有效提升对服务质量的保障。其中，未来时间段的长度是可以根据服务预计处理时长进行规定。比如，未来时间段的取值范围是根据实际业务场景限定的，例如未来时间段的设定和时延有关，增强现实(AugmentedReality，简称AR)/虚拟现实技术(Virtual Reality，简称VR)业务时延要求为十几毫秒，在线视频会议时延要求为上百毫秒，自动驾驶要求为10毫秒，而且卫星节点的CPU和内存性能也随设备不同而不同，因此本发明实施例涉及的未来时间段均可在实际场景中通过实际运行和业务需求设定。
当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息”包含的卫星工具包(Satellite Tool Kit，简称STK)仿真环境中，拓扑信息包括卫星和卫星的跳数，卫星和用户的跳数。这样在当前网络拓扑发生变化时，可能会影响迁移决策。
步骤130，在当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，或当前服务节点与所述用户终端断开连接的情况下，将当前服务节点作为源节点，获取迁移指令；其中所述迁移指令包括：用户终端发送的迁移请求或者控制器生成的迁移指令；所述迁移请求用于请求迁移所述源节点提供服务的容器至所述节点中的目标节点，所述目标节点为所述节点中除所述源节点以外的节点，与源节点为不同节点。
为了能够让用户终端获取服务，上述步骤130中，地面控制器将当前服务节点的IP地址，生成响应结果，将响应结果返回给用户终端，以使用户终端收到服务节点的IP地址，从该服务节点获取服务。
在网络拓扑发生变化，也就是，可能用户终端与服务节点断开连接，此时的服务节点可以称为原服务节点；如果用户终端需要继续进行通信的话，就需要用户终端重新与一个新的服务节点建立连接，但是因为用户终端之前与原服务节点上进行通信，所通信产生的数据都在原服务节点上，而此时的既然要继续进行通话的话，就需要将原服务节点的数据，迁移至新的服务节点上。因此，需要重新确定当前服务节点，具体执行如下步骤140至步骤160。
步骤140，基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点，将目标节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端；其中，所述基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点，包括：基于所述迁移指令，所述拓扑信息，所有节点的节点信息以及获取所有节点的迁移信息，其中，所述迁移信息包括：所有节点与源节点之间的跳数、服务迁移传输数据量以及服务迁移时长；基于所有节点的迁移信息，确定迁移收益为正且最大的节点，作为目标节点。
上述步骤140中，用户终端触发服务迁移的条件分两种：一种情况是，用户终端与正在提供服务的节点通信中断。此时必须进行服务迁移，因而用户终端会发送一个迁移请求给控制器，控制器再执行后续步骤。另一种情况是，控制器定期或者实时查询和正在提供服务节点的跳数，如果当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，导致实时查询查到跳数超出预定跳数阈值，则执行服务迁移策略(即生成并获取迁移指令)，计算是否有更优节点(即目标节点)，如果目标节点，则可以迁移；如果没有目标节点，则不迁移，继续使用所述最佳服务节点继续提供服务。也就是如果
Figure BDA0002919262370000121
可以不迁移。
Figure BDA0002919262370000122
指的是迁移收益。
考虑到低轨卫星的过顶时长较短，单颗低轨卫星无法为低时延服务提供稳定保障，有可能需要在适当的时刻把服务迁移到其他节点上处理。因此，研究步骤140，即服务迁移流程和服务迁移决策策略，也是低轨卫星边缘计算中的一个关键问题。
为保证高动态下的持续低时延服务，服务迁移需要是“有状态”迁移。本发明实施例使用容器技术，让节点在容器中处理服务，在服务迁移时设置对应服务的检查点并保存内部状态数据，然后将处理服务的容器迁移到目标节点。服务迁移的决策同样在地面控制器中执行，地面控制器根据迁移策略决定是否迁移以及确定迁移的目标节点。
为了能够让地面控制器给用户终端重新选择合适的服务节点，用户终端需要发送用于迁移所述源节点提供服务的容器至所述节点中的目标节点的请求，来触发地面控制器重新确定服务节点，此请求称为迁移请求。此迁移请求中包含有能标识请求类型，请求发送方的唯一标识及请求接受方的唯一标识，以方便通信。
为了能够在重新确定目标节点，依然能够保持低时延通信、低处理能耗，因此不仅需要考虑依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的评分值，还需要考虑各节点的迁移信息。具体迁移信息如下。
只有迁移服务的收益大于总损耗时，才有必要执行迁移服务，因此需要迁移收益为正且最大的节点，以将所述目标节点作为当前服务节点，并反馈当前服务节点至所述用户终端。
在本发明实施例中，通过综合考虑当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息，以及与节点相关的信息，也就是节点信息，比如所有节点的剩余资源情况、所述节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，选择出当前网络拓扑中最合适的节点，这样可用资源情况，并通过计算预计覆盖时长，使服务节点能够适应卫星拓扑的快速变化。并且，在当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，或当前服务节点与所述用户终端断开连接的情况下，获取迁移请求，重新确定当前服务节点，这样可以不仅通过计算预计覆盖时长来适应拓扑变化，还可以在合理的未来时间段内利用卫星边缘计算节点资源的同时，适应卫星拓扑的快速变化，计算迁移的时延和能耗得到迁移的收益，以决定是否迁移。这样选择合适的服务节点，提升了服务节点与用户终端连接的有效性，保证数据传输时延，提高服务质量。同时，保障卫星拓扑在确定服务节点后短期内发生变化后，通过重新确定服务节点，对于新的卫星拓扑依然适用，减少了迁移数据量的开销。
对于确定所有节点能够为用户终端提供服务的评分值以及服务节点的方式有多种，在一种可能的实现方式中，上述步骤120进一步包括：
依据所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，对所有节点进行打分，得到评分结果，以计算所有节点被确定为服务节点的评分值；所述上述步骤130进一步包括：从所有节点中，选择分数最高的节点，作为最佳服务节点。
由于所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长等参数的单位不同，数据大小也不同，比如，剩余资源为50bit，所有节点到用户终端的跳数为3跳，所有节点的预计覆盖时长为1800秒，这样，仅仅将所有所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长相加进行打分的数值虽然可以比较，但是因为一个参数的数值比如预计覆盖时长明显或者远远大于另一个参数的数值比如所有节点到用户终端的跳数，导致另一参数的数值可能被忽略。
因此，需要将所有参数调整到相近似的数值范围，减少数值之间的相互影响，使得在确定服务节点时，所有参数都能被考虑，本发明实施例对于上述依据所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，对所有节点进行打分，得到评分结果的方式有多种：
在一种可能的实现方式中，分别对所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长进行归一化，得到归一化后剩余资源情况、归一化后跳数及归一化后预计覆盖时长。获取归一化后剩余资源情况的权重、归一化后跳数的权重及归一化后预计覆盖时长的权重；通过所述归一化后剩余资源情况的权重、所述归一化后跳数的权重及所述归一化后预计覆盖时长的权重，加权归一化后剩余资源情况、归一化后跳数及归一化后预计覆盖时长，得到加权数值，作为评分结果。
归一化处理的过程如下：以同一数值范围为目标，可以按照各参数的数值乘以数值进行归一化处理，这样可以对各参数弹性缩小或扩大。比如，以两位数为目标，则剩余资源为两位数，则不需要调整；对所有节点到用户终端的跳数与两位数相差不多，可以对所有节点到用户终端的跳数乘以一个大于1小于10的数值；对所有节点的预计覆盖时长与两位数相差较多，可以对所有节点的预计覆盖时长乘以一个大于0小于1的数值。比如但不限于此，剩余资源为50bit，所有节点到用户终端的跳数为3跳乘以3，所有节点的预计覆盖时长为1800秒乘以1/18。
当然除了归一化，还可以直接给各参数设置权重系统，通过权重系数进行调整，因此，在另一种可能的实现方式中，获取剩余资源情况的权重、跳数的权重及预计覆盖时长的权重；通过所述剩余资源情况的权重、所述跳数的权重及所述预计覆盖时长的权重，加权所述剩余资源情况、所述跳数及所述预计覆盖时长，得到加权数值，作为评分结果。
采用如下公式，
Figure BDA0002919262370000141
得到加权数值，作为评分结果；
其中，α为所述节点到用户终端的跳数的权重参数、β为所有节点的预计覆盖时长的权重参数、γ为每个卫星节点是否存储服务对应的镜像信息的权重参数，hj为所述节点到用户终端的跳数、
Figure BDA0002919262370000142
为所有节点的预计覆盖时长、
Figure BDA0002919262370000143
为每个卫星节点是否存储服务对应的镜像信息，*为数乘符号，/为除号，Scorej为任一节点j的评分结果，est为预计(estimate)的缩写，image为镜像。其中，每个卫星节点是否存储服务对应的镜像信息属于节点信息。该镜像为服务镜像，可简单理解为服务比如目标识别服务的源代码。如果节点当前有了该服务的镜像，节点才具备处理服务的能力。如果节点当前无该服务的镜像，需要从其余有镜像的节点或从控制器拉取；其中控制器是一定有该服务的镜像的。
此处的权重可以是上述归一化所使用的数值，也可以是(0,1)的数值，可以根据实际需求设置，在此并不做限定。
本发明实施例中迁移的触发条件包括两种触发条件，其中一种触发情况下，在用户终端与服务节点在通信过程中中断通信的情况下，为了保持通信继续，必须触发迁移。此时为了应急，控制器可以随机选择一个能够提供服务的迁移节点。或者，为了能够保证通信的有效性，选择合适的节点进行迁移，此时，控制器可以选择迁移收益为正且最大的节点，作为迁移节点。详细说明如下：
第一步骤，将所有节点与源节点之间的跳数，和服务迁移传输数据量之积，确定为所有节点的迁移能耗；第二步骤，计算所述源节点的服务容器的迁移收入；其中，所述计算所述源节点的服务容器的迁移收入，包括：所有节点被确定为服务节点的评分值减去所述源节点被确定为服务节点的评分值，得到所述源节点的服务容器的迁移收入；第三步骤，如果所述迁移收入与所述迁移能耗确定的所有节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，作为目标节点，以将目标节点作为当前服务节点，反馈至所述用户终端。
其中，迁移收益最大的节点的选择方式可以是对节点的迁移收益进行排序，选择最大值
Figure BDA0002919262370000151
如果
Figure BDA0002919262370000152
则选择迁移收益最大的节点作为服务节点。
对于上述第三步骤中，确定所有节点的迁移收益为正的方式有多种，在一种可能的实现方式中，采用如下步骤，确定所有节点的迁移收益为正：从所述迁移收入中去掉所述迁移能耗和迁移时延成本，确定所有节点的迁移收益；判断所有节点的迁移收益是否大于零；如果所有节点的迁移收益大于零，则确定所有节点的迁移收益为正。
其中，采用如下公式：
Figure BDA0002919262370000153
确定所有节点的迁移收益。
其中，scorej为任一节点j的评分结果，scores为源节点的评分结果，s为Source源头的缩写，
Figure BDA0002919262370000154
为每个任一节点j与源节点之间的跳数，Test为服务迁移传输数据量，
Figure BDA0002919262370000155
为服务迁移时长，mig为迁移(miagration)的缩写，
Figure BDA0002919262370000156
为迁移的能耗的权重参数，
Figure BDA0002919262370000157
为服务迁移时长的权重参数。
所述如果所述迁移收入与所述迁移能耗确定的所有节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，作为目标节点，以将目标节点作为当前服务节点，反馈至所述用户终端，包括：
如果所述节点的迁移收益为正，直接选择迁移收益最大的节点，确定为目标节点。
对于上述第三步骤中，确定所有节点的迁移收益为正的方式有多种，在一种另可能的实现方式中，采用如下步骤，确定所述节点的迁移收益为正：
判断所述迁移收入是否大于所述迁移能耗；
如果所述迁移收入大于所述迁移能耗，则确定所述节点的迁移收益为正。
当然控制器可以选择迁移收益为正且最大的节点，作为迁移节点；但是如果控制器选择不到迁移收益为正且最大的节点，作为迁移节点时，就可以选择迁移收益为正且次大的节点，作为迁移节点，以此类推。当然，即使如果控制器选择不到迁移收益为正的节点时，为了保证基本通信，那么控制器此时也可以随机选择一个能够提供服务的迁移节点。在此不再详细说明。
本发明实施例中迁移的触发条件包括两种触发条件，其中另一种触发情况下，控制器定期或者实时查询和正在提供服务节点的跳数。为了在保持基本通信的基础上，具有更优的通信可能，可以选择性的触发迁移，也就是控制器选择是否生成迁移指令，如果在控制器生成迁移指令的情况下，再根据是否能够确定目标节点，确定是否迁移。由于卫星拓扑的快速变化，同样需考虑预计覆盖时长，以适应拓扑在决策后短期内发生变化的情况。卫星通信中消耗的能量一般与传输数据量和通信距离呈正相关，因此迁移的能耗被表示为节点间跳数和传输数据量的乘积。然后计算每个节点的迁移收益，确定目标节点，因此本发明实施例中上述步骤170的一种可能的实现方式为：
第一步骤，将所有节点与源节点之间的跳数，和服务迁移传输数据量之积，确定为所有节点的迁移能耗；第二步骤，计算所述源节点的服务容器的迁移收入；其中，所述计算所述源节点的服务容器的迁移收入，包括：所有节点被确定为服务节点的评分值减去所述源节点被确定为服务节点的评分值，得到所述源节点的服务容器的迁移收入；第三步骤，如果所述迁移收入与所述迁移能耗确定的所有节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，作为目标节点，以将目标节点作为当前服务节点，反馈至所述用户终端。
其中，迁移收益最大的节点的选择方式可以是对节点的迁移收益进行排序，选择最大值
Figure BDA0002919262370000161
如果
Figure BDA0002919262370000162
则选择迁移收益最大的节点作为服务节点。
对于上述第三步骤中，确定所有节点的迁移收益为正的方式有多种，在一种可能的实现方式中，采用如下步骤，确定所有节点的迁移收益为正：从所述迁移收入中去掉所述迁移能耗和迁移时延成本，确定所有节点的迁移收益；判断所有节点的迁移收益是否大于零；如果所有节点的迁移收益大于零，则确定所有节点的迁移收益为正。
其中，采用如下公式：
Figure BDA0002919262370000171
确定所有节点的迁移收益。
其中，scorej为任一节点j的评分结果，scores为源节点的评分结果，s为Source源头的缩写，
Figure BDA0002919262370000172
为每个任一节点j与源节点之间的跳数，Test为服务迁移传输数据量，
Figure BDA0002919262370000173
为服务迁移时长，mig为迁移(miagration)的缩写，
Figure BDA0002919262370000174
为迁移的能耗的权重参数，
Figure BDA0002919262370000175
为服务迁移时长的权重参数。
所述如果所述迁移收入与所述迁移能耗确定的所有节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，作为目标节点，以将目标节点作为当前服务节点，反馈至所述用户终端，包括：
如果所述节点的迁移收益为正，直接选择迁移收益最大的节点，确定为目标节点；
在所述迁移指令为控制器生成的迁移指令的情况下，在所述判断所有节点的迁移收益是否大于零之后，所述方法还包括：
如果所述节点的迁移收益不大于零，则不迁移，继续使用所述最佳服务节点继续提供服务。
对于上述第三步骤中，确定所有节点的迁移收益为正的方式有多种，在一种另可能的实现方式中，采用如下步骤，确定所述节点的迁移收益为正：
判断所述迁移收入是否大于所述迁移能耗；
如果所述迁移收入大于所述迁移能耗，则确定所述节点的迁移收益为正；
所述如果所述节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，确定为服务节点，包括：
从所述迁移收入中去掉所述迁移能耗和迁移时延成本，确定所述节点的迁移收益；
选择迁移收益最大的节点，确定为目标节点；
在所述迁移指令为控制器生成的迁移指令的情况下，在所述判断所述迁移收入是否大于所述迁移能耗之后，所述方法还包括：
如果所述迁移收入不大于所述迁移能耗，则可以不迁移，继续使用所述最佳服务节点继续提供服务。也就是，如果
Figure BDA0002919262370000181
可以不迁移。
由于地面控制器周期性地和节点进行信息交互，为了能够减少节点计算被确定为服务节点的评分值的节点数量，减少计算量，如图3所示，本发明实施例所提供的面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法，该方法可以包括如下步骤：
步骤110，获取用户终端发送的服务请求；所述服务请求用于请求控制器分配服务节点。
步骤121，根据所述服务请求，依据所有节点的节点信息及网络拓扑信息，从所述节点中，选择能够提供服务的备选节点；其中，所述节点信息包括：所有节点的剩余资源情况、所述节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长；所述所有节点的预计覆盖时长为从当前时刻开始之后未来时间段内，与用户终端保持连接，且与用户终端的跳数低于预定跳数阈值的最高连续时长。
其中，采用如下步骤，可以确定备选节点：
获取节点数量N，所述节点到用户终端的跳数，每个节点的可用CPU资源，每个节点的可用内存资源，每个节点的预计覆盖时长，每个节点是否存储服务对应的镜像信息。
从各节点中选择满足预设条件的节点，作为备选节点。其中，预设条件包括：分值大于阈值，阈值可以是根据实际场景设定。这样不用处理所有节点，可以选择部分合适稳定节点进行处理，减少了处理数据。当然预设条件可以包括如下至少一者：排除掉单项指标过差的节点，比如如果节点a的中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)指标过差。这样即使该节点的score分数高，也不选择。
步骤122，依据所有备选节点中的剩余资源情况、所有备选节点到用户终端的跳数、以及所有备选节点的预计覆盖时长，计算所有备选节点被确定为服务节点的评分值。
步骤131，从所有备选节点中，选择评分值最大的节点，作为服务节点，以将所述服务节点反馈至所述用户终端。
在网络拓扑发生变化，也就是，可能用户终端与服务节点断开连接，此时的服务节点可以称为原服务节点；如果用户终端需要继续进行通信的话，就需要用户终端重新与一个新的服务节点建立连接，但是因为用户终端之前与原服务节点上进行通信，所通信产生的数据都在原服务节点上，而此时的既然要继续进行通话的话，就需要将原服务节点的数据，迁移至新的服务节点上。因此，需要重新确定当前服务节点，具体执行如下步骤141至步骤161。
步骤141，在当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，或当前服务节点与所述用户终端断开连接的情况下，将当前服务节点作为源节点，获取迁移指令；其中所述迁移指令包括：用户终端发送的迁移请求或者控制器生成的迁移指令；所述迁移请求用于请求迁移所述源节点提供服务的容器至所述节点中的目标节点，所述目标节点为所述节点中除所述源节点以外的节点，与源节点为不同节点。
步骤151，基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的评分值。
本发明实施例可以直接执行150，也可以执行：基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，从所述节点中，选择能够提供服务的备选节点，计算所有备选节点能够为用户终端提供服务的评分值。
步骤161，获取所有节点的迁移信息，其中，所述迁移信息包括：所有节点与源节点之间的跳数、服务迁移传输数据量以及服务迁移时长。
本发明实施例可以直接执行161，也可以执行：获取所有备选节点的迁移信息，其中，所述迁移信息包括：所有备选节点与源节点之间的跳数、服务迁移传输数据量以及服务迁移时长。
步骤171，基于所有节点的迁移信息，确定迁移收益为正且最大的节点，作为目标节点，以将所述目标节点作为当前服务节点，并反馈当前服务节点至所述用户终端。
本发明实施例可以直接执行171，也可以执行：基于所有备选节点的迁移信息，确定迁移收益为正且最大的节点，作为目标节点，以将所述目标节点作为当前服务节点，并反馈当前服务节点至所述用户终端。这样在确定提供服务节点时以及在确定目标节点时，均减少了数据的处理量。
上述备用节点确定迁移收益以及计算所有备选节点被确定为服务节点的评分值的方式，除以备用节点与节点的对象不同外，备用节点确定方式的过程与节点的确定方式的过程相同，均可参照节点的确定方式，在此不再赘述。
结合图1从各端交互的过程中，如图4所示，说明基于服务请求，确定服务节点的整个实现流程：
(1)、所有节点定期向地面控制器通知其自身信息，地面控制器记录节点信息及网络拓扑信息；
(2)、用户终端向地面控制器发出服务请求；
(3)、地面控制器收到用户终端请求后，根据请求的服务，使用服务编排策略选择最佳服务节点，并将最佳服务节点的IP地址返回给用户终端；
(4)、用户终端收到最佳服务节点的地址，从最佳服务节点获取服务。
本发明实施例提出的低轨卫星边缘计算网络架构，能够将用户用户终端的任务卸载到节点上处理。对于当前需求越来越高的计算密集型和延迟敏感型业务，用户用户终端难以保证其服务处理的质量，通过在低轨卫星上部署边缘计算，并通过合理的服务编排和服务迁移策略对节点进行选择，能够有效缓解用户用户终端的压力，并为QoS(Quality ofService，服务质量)提供保障。
本发明实施例提出的面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法，通过考虑卫星到用户终端的跳数、预计覆盖时长、节点自身资源和镜像信息等指标进行综合设计，可以在合理利用节点资源的同时，适应卫星拓扑的快速变化。该策略可以保障卫星拓扑在决策后短期内发生变化后，所作决策对于新的卫星拓扑依然适用，提升了服务编排策略的准确性和有效性。
结合图1从各端交互的过程中，如图5所示，说明在用户与服务节点通信终端时，用户终端需要向地面控制器发送迁移指令，此迁移指令为用户终端向地面控制器发出迁移请求时，重新确定服务节点的整个实现流程：
(1)、所有节点向地面控制器通知所有节点自身信息，地面控制器记录节点信息及网络拓扑信息；其中，所述节点包含源节点及目标节点；
(2)、控制器定期或者实时查询和正在提供服务节点的跳数，如果跳数低于预定跳数阈值时，则执行第(3)步；如果跳数不低于预定跳数阈值，则执行第(4)步；
(3)、用户终端向地面控制器发出迁移请求，作为迁移指令；
(4)、地面控制器收到迁移指令，使用服务迁移策略选择目标节点；
(5)、地面控制器将目标节点IP地址通知源节点，源节点将服务容器暂停并迁移至目标节点；
(6)、迁移完成后，目标节点启动从源节点迁移的容器；
(7)、源节点通知地面控制器迁移完成；
(8)、地面控制器将目标节点IP地址返回给用户终端；
(9)、用户终端从目标节点处获取服务。
本发明实施例提出的面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法，不仅可以通过卫星到用户终端的跳数、预计覆盖时长、节点自身资源和镜像信息等指标，提升策略的有效性和准确性，还可以对迁移过程消耗的时延和能耗进行优化，进一步节省成本并改善用户获取服务的质量。
下面继续对本发明实施例提供的一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定装置进行介绍。
参见图6，图6为本发明实施例提供的一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定装置的第一结构示意图。本发明实施例所提供的一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定装置，可以包括如下模块：
第一获取模块21，用于获取用户终端发送的服务请求；所述服务请求用于请求控制器分配服务节点；
第一计算模块22，用于基于所述服务请求，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的最佳服务节点，将最佳服务节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端；所述节点信息包括：所有节点的剩余资源情况、各节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长；所述所有节点的预计覆盖时长为从当前时刻开始之后未来时间段内，预计与用户终端保持连接，且与用户终端的跳数低于预定跳数阈值的最高连续时长；
第二获取模块23，用于在当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，或当前服务节点与所述用户终端断开连接的情况下，将当前服务节点作为源节点，获取迁移指令；其中所述迁移指令包括：用户终端发送的迁移请求或者控制器生成的迁移指令；所述迁移请求用于请求迁移所述源节点提供服务的容器至所述节点中的目标节点，所述目标节点为所述节点中除所述源节点以外的节点，与源节点为不同节点；
第一处理模块24，用于基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点，将目标节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端；其中，所述基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点，包括：基于所述迁移指令，所述拓扑信息，所有节点的节点信息以及获取所有节点的迁移信息，其中，所述迁移信息包括：所有节点与源节点之间的跳数、服务迁移传输数据量以及服务迁移时长；基于所有节点的迁移信息，确定迁移收益为正且最大的节点，作为目标节点。
在一种可能的实现方式中，所述第一处理模块，用于：
将所有节点与源节点之间的跳数，和服务迁移传输数据量之积，确定为所有节点的迁移能耗；
计算所述源节点的服务容器的迁移收入；其中，所述计算所述源节点的服务容器的迁移收入，包括：所有节点被确定为服务节点的评分值减去所述源节点被确定为服务节点的评分值，得到所述源节点的服务容器的迁移收入；
如果所述迁移收入与所述迁移能耗确定的所有节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，作为目标节点，以将目标节点作为当前服务节点，反馈至所述用户终端。
在一种可能的实现方式中，所述装置包括：第二处理模块，用于：
采用如下步骤，确定所有节点的迁移收益为正：
从所述迁移收入中去掉所述迁移能耗和迁移时延成本，确定所有节点的迁移收益；
判断所有节点的迁移收益是否大于零；
如果所有节点的迁移收益大于零，则确定所有节点的迁移收益为正；
所述如果所述迁移收入与所述迁移能耗确定的所有节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，作为目标节点，以将目标节点作为当前服务节点，反馈至所述用户终端，包括：
如果所述节点的迁移收益为正，直接选择迁移收益最大的节点，确定为目标节点；
在所述判断所有节点的迁移收益是否大于零之后，所述方法还包括：
如果所述节点的迁移收益不大于零，则继续使用所述最佳服务节点继续提供服务。
在一种可能的处理方式中，所述装置还包括：第三处理模块，用于：
采用如下步骤，确定所述节点的迁移收益为正：
判断所述迁移收入是否大于所述迁移能耗；
如果所述迁移收入大于所述迁移能耗，则确定所述节点的迁移收益为正；
所述如果所述节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，确定为服务节点，包括：
从所述迁移收入中去掉所述迁移能耗和迁移时延成本，确定所述节点的迁移收益；
选择迁移收益最大的节点，确定为目标节点；
在所述判断所述迁移收入是否大于所述迁移能耗之后，所述方法还包括：
如果所述迁移收入不大于所述迁移能耗，则继续使用所述最佳服务节点继续提供服务。
在一种可能的处理方式中，所述第一计算模块，用于：
依据所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，对所有节点进行打分，得到评分结果，以计算所有节点被确定为服务节点的评分值；
从所有节点中，选择分数最高的节点，作为最佳服务节点。
在一种可能的实现方式中，所述第一计算模块，用于：
分别对所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长进行归一化，得到归一化后剩余资源情况、归一化后跳数及归一化后预计覆盖时长；
获取归一化后剩余资源情况的权重、归一化后跳数的权重及归一化后预计覆盖时长的权重；
通过所述归一化后剩余资源情况的权重、所述归一化后跳数的权重及所述归一化后预计覆盖时长的权重，加权归一化后剩余资源情况、归一化后跳数及归一化后预计覆盖时长，得到加权数值，作为评分结果。
在一种可能的实现方式中，所述第一计算模块，用于：
获取剩余资源情况的权重、跳数的权重及预计覆盖时长的权重；
通过所述剩余资源情况的权重、所述跳数的权重及所述预计覆盖时长的权重，加权所述剩余资源情况、所述跳数及所述预计覆盖时长，得到加权数值，作为评分结果。
下面继续对本发明实施例提供的地面控制器进行介绍。
参见图7，图7为本发明实施例提供的地面控制器的结构示意图。本发明实施例还提供了一种地面控制器，包括处理器31、通信接口32、存储器33和通信总线34，其中，处理器31，通信接口32，存储器33通过通信总线34完成相互间的通信，
存储器33，用于存放计算机程序；
处理器31，用于执行存储器33上所存放的程序时，实现上述一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法的步骤，在本发明一个可能的实现方式中，可以实现如下步骤：
获取用户终端发送的服务请求；所述服务请求用于请求控制器分配服务节点；
获取用户终端发送的服务请求；所述服务请求用于请求控制器分配服务节点；
基于所述服务请求，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的最佳服务节点，将最佳服务节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端；所述节点信息包括：所有节点的剩余资源情况、各节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长；所述所有节点的预计覆盖时长为从当前时刻开始之后未来时间段内，预计与用户终端保持连接，且与用户终端的跳数低于预定跳数阈值的最高连续时长；
在当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，或当前服务节点与所述用户终端断开连接的情况下，将当前服务节点作为源节点，获取迁移指令；其中所述迁移指令包括：用户终端发送的迁移请求或者控制器生成的迁移指令；所述迁移请求用于请求迁移所述源节点提供服务的容器至所述节点中的目标节点，所述目标节点为所述节点中除所述源节点以外的节点，与源节点为不同节点；
基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点；其中，所述基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点，包括：基于所述迁移指令，所述拓扑信息，所有节点的节点信息以及获取所有节点的迁移信息，其中，所述迁移信息包括：所有节点与源节点之间的跳数、服务迁移传输数据量以及服务迁移时长；基于所有节点的迁移信息，确定迁移收益为正且最大的节点，作为目标节点，将目标节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端。
上述地面控制器提到的通信总线可以是PCI(Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述地面控制器与其他设备之间的通信。
存储器可以包括RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，也可以包括NVM(Non-Volatile Memory，非易失性存储器)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、NP(Network Processor，网络处理器)等；还可以是DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法的步骤。
本发明实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法的步骤。
本发明实施例提供了一种计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置/地面控制器/存储介质/包含指令的计算机程序产品/计算机程序实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定方法，其特征在于，包括：
获取用户终端发送的服务请求；所述服务请求用于请求控制器分配服务节点；
基于所述服务请求，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的最佳服务节点，将最佳服务节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端；所述节点信息包括：所有节点的剩余资源情况、各节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长；所述所有节点的预计覆盖时长为从当前时刻开始之后未来时间段内，预计与用户终端保持连接，且与用户终端的跳数低于预定跳数阈值的最高连续时长；
在当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，或当前服务节点与所述用户终端断开连接的情况下，将当前服务节点作为源节点，获取迁移指令；其中所述迁移指令包括：用户终端发送的迁移请求或者控制器生成的迁移指令；所述迁移请求用于请求迁移所述源节点提供服务的容器至所述节点中的目标节点，所述目标节点为所述节点中除所述源节点以外的节点，与源节点为不同节点；
基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点，将目标节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端；其中，所述基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点，包括：基于所述迁移指令，所述拓扑信息，所有节点的节点信息以及获取所有节点的迁移信息，其中，所述迁移信息包括：所有节点与源节点之间的跳数、服务迁移传输数据量以及服务迁移时长；基于所有节点的迁移信息，确定迁移收益为正且最大的节点，作为目标节点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所有节点的迁移信息，确定迁移收益为正且最大的节点，作为目标节点，将目标节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端，包括：
将所有节点与源节点之间的跳数，和服务迁移传输数据量之积，确定为所有节点的迁移能耗；
计算所述源节点的服务容器的迁移收入；其中，所述计算所述源节点的服务容器的迁移收入，包括：所有节点被确定为服务节点的评分值减去所述源节点被确定为服务节点的评分值，得到所述源节点的服务容器的迁移收入；
如果所述迁移收入与所述迁移能耗确定的所有节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，作为目标节点，以将目标节点作为当前服务节点，反馈至所述用户终端。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用如下步骤，确定所有节点的迁移收益为正：
从所述迁移收入中去掉所述迁移能耗和迁移时延成本，确定所有节点的迁移收益；
判断所有节点的迁移收益是否大于零；
如果所有节点的迁移收益大于零，则确定所有节点的迁移收益为正；
所述如果所述迁移收入与所述迁移能耗确定的所有节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，作为目标节点，以将目标节点作为当前服务节点，反馈至所述用户终端，包括：
如果所述节点的迁移收益为正，直接选择迁移收益最大的节点，确定为目标节点。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述迁移指令为控制器生成的迁移指令的情况下，在所述判断所有节点的迁移收益是否大于零之后，所述方法还包括：
如果所述节点的迁移收益不大于零，则继续使用所述最佳服务节点继续提供服务。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用如下步骤，确定所述节点的迁移收益为正：
判断所述迁移收入是否大于所述迁移能耗；
如果所述迁移收入大于所述迁移能耗，则确定所述节点的迁移收益为正；
所述如果所述节点的迁移收益为正，选择迁移收益最大的节点，确定为服务节点，包括：
从所述迁移收入中去掉所述迁移能耗和迁移时延成本，确定所述节点的迁移收益；
选择迁移收益最大的节点，确定为目标节点；
在所述判断所述迁移收入是否大于所述迁移能耗之后，所述方法还包括：
如果所述迁移收入不大于所述迁移能耗，则继续使用所述最佳服务节点提供服务。
6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述服务请求，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的最佳服务节点，包括：
依据所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，对所有节点进行打分，得到评分结果，以计算所有节点被确定为服务节点的评分值；
从所有节点中，选择分数最高的节点，作为最佳服务节点。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，对所有节点进行打分，得到评分结果，包括：
分别对所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长进行归一化，得到归一化后剩余资源情况、归一化后跳数及归一化后预计覆盖时长；
获取归一化后剩余资源情况的权重、归一化后跳数的权重及归一化后预计覆盖时长的权重；
通过所述归一化后剩余资源情况的权重、所述归一化后跳数的权重及所述归一化后预计覆盖时长的权重，加权归一化后剩余资源情况、归一化后跳数及归一化后预计覆盖时长，得到加权数值，作为评分结果。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据所有节点中的剩余资源情况、所有节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长，对所有节点进行打分，得到评分结果，包括：
获取剩余资源情况的权重、跳数的权重及预计覆盖时长的权重；
通过所述剩余资源情况的权重、所述跳数的权重及所述预计覆盖时长的权重，加权所述剩余资源情况、所述跳数及所述预计覆盖时长，得到加权数值，作为评分结果。
9.一种面向低轨卫星边缘计算的服务节点确定装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取用户终端发送的服务请求；所述服务请求用于请求控制器分配服务节点；
第一计算模块，用于基于所述服务请求，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，计算所有节点能够为用户终端提供服务的最佳服务节点，将最佳服务节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端；所述节点信息包括：所有节点的剩余资源情况、各节点到用户终端的跳数、以及所有节点的预计覆盖时长；所述所有节点的预计覆盖时长为从当前时刻开始之后未来时间段内，预计与用户终端保持连接，且与用户终端的跳数低于预定跳数阈值的最高连续时长；
第二获取模块，用于在当前网络拓扑在所述未来时间段内发生变化，或当前服务节点与所述用户终端断开连接的情况下，将当前服务节点作为源节点，获取迁移指令；其中所述迁移指令包括：用户终端发送的迁移请求或者控制器生成的迁移指令；所述迁移请求用于请求迁移所述源节点提供服务的容器至所述节点中的目标节点，所述目标节点为所述节点中除所述源节点以外的节点，与源节点为不同节点；
第一处理模块，用于基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点，将目标节点作为当前服务节点反馈至所述用户终端；其中，所述基于所述迁移指令，依据当前网络拓扑中所有节点与用户终端之间的拓扑信息以及所有节点的节点信息，确定所有节点能够为用户终端提供服务的目标节点，包括：基于所述迁移指令，所述拓扑信息，所有节点的节点信息以及获取所有节点的迁移信息，其中，所述迁移信息包括：所有节点与源节点之间的跳数、服务迁移传输数据量以及服务迁移时长；基于所有节点的迁移信息，确定迁移收益为正且最大的节点，作为目标节点。
10.一种地面控制器，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器，所述通信接口，所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器，用于存放计算机程序；
所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-8任一所述的方法。
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