CN113918323A - 边缘计算中高能效的计算任务分配方法和装置 - Google Patents

边缘计算中高能效的计算任务分配方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种边缘计算中高能效的计算任务分配方法和装置，涉及数据处理技术领域。该边缘计算中高能效的计算任务分配方法首先记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记；进而当所在节点的任务量大于预设阈值且存在计算时限的任务时，根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级；之后利用调整的任务的运算优先级进行该节点的任务数据的计算。可以看到，本发明实施例能够对节点的任务进行合理分配，避免了用户连接中断或者响应超时等问题，提高任务处理的效率。

Description

边缘计算中高能效的计算任务分配方法和装置
技术领域
本申请涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种边缘计算中高能效的计算任务分配方法和装置。
背景技术
边缘计算(Edge Computing，EC)可以利用无线接入网络就近提供电信用户所需服务和云端计算功能，从而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、服务及应用的快速下载，让消费者享有不间断的高质量网络体验。
目前，可以在无线接入网络的边缘(例如，在基站中)设置一个或多个边缘服务器的节点，通过边缘服务器的节点可以为接入该无线网络的用户提供计算能力和存储能力。在实际应用中，当某个边缘服务器的节点的用户数量较多时，会出现边缘服务器的节点的资源不足以为这些用户提供服务，从而导致用户连接中断或者响应超时，因此亟需解决这一技术问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的边缘计算中高能效的计算任务分配方法和装置，能够对节点的任务进行合理分配，提高任务处理的效率。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种边缘计算中高能效的计算任务分配方法，包括以下步骤：
记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记；
当所在节点的任务量大于预设阈值且存在计算时限的任务时，根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级；
利用调整的任务的运算优先级进行该节点的任务数据的计算。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
当所在节点的任务量大于预设阈值且没有计算时限的任务时，将该节点的任务向其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点转移，进而由其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点对转移的任务数据进行计算。
在一种可能的实现方式中，利用如下公式记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记：
Figure BDA0003268739540000021
其中，J[sn,rn]表示为n个节点的任务矩阵，sn表示为n个节点的I时刻内未处理的任务量，rn表示为n个节点的I时刻内未处理的存在计算时限的任务量；P()表示为节点数据判断函数，当有计算时限的任务出现在当前节点时，将该任务数据标记为第一标记并返回值为1，当无计算时限的任务出现在当前节点时，将该任务数据标记为第二标记并返回值为0；w1i表示为第一个计算节点i时刻未处理的数据量；wni为第n个计算节点i时刻未处理的数据量；I表示为边缘计算中单个节点允许的最长计算时间；⊙表示为同或符号，两数同或则表示两数相同结果为1，不同结果为0。
在一种可能的实现方式中，利用如下公式当所在节点的任务量大于预设阈值且没有计算时限的任务时，将该节点的任务向其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点转移：
Figure BDA0003268739540000031
其中，Zc表示为1节点任务量大于预设阈值时向c节点转移后的任务数量，当向c节点转移后的任务数量大于预设阈值时，继续重复上述公式将c节点的数据进行转移，直到所有的数据转移计算完成为止；
Figure BDA0003268739540000032
表示为取使得括号内函数最小的c值；
Figure BDA0003268739540000033
表示为取使得括号内函数最大的l值；JE表示为节点可以按时完成计算任务的预设阈值。
在一种可能的实现方式中，利用如下公式当所在节点的任务量大于预设阈值且存在计算时限的任务时，根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级：
Figure BDA0003268739540000034
其中，D[1...n]表示为该节点的任务的运算优先级的排序数组，D[1]表示为优先级最高，即第一个算出的最大值i，D[n]表示为优先级最低，即最后一个算出的最大值i；rci表示为在Zc的公式得出的c节点的任务数据中对应的有i时刻对应的有计算时间的任务数据。
第二方面，提供了一种边缘计算中高能效的计算任务分配装置，包括：
标记模块，用于记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记；
调整模块，用于当所在节点的任务量大于预设阈值且存在计算时限的任务时，根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级；
计算模块，用于利用调整的任务的运算优先级进行该节点的任务数据的计算。
在一种可能的实现方式中，所述调整模块还用于当所在节点的任务量大于预设阈值且没有计算时限的任务时，将该节点的任务向其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点转移；
所述计算模块还用于由其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点对转移的任务数据进行计算。
在一种可能的实现方式中，所述标记模块还用于利用如下公式记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记：
Figure BDA0003268739540000041
其中，J[sn,rn]表示为n个节点的任务矩阵，sn表示为n个节点的I时刻内未处理的任务量，rn表示为n个节点的I时刻内未处理的存在计算时限的任务量；P()表示为节点数据判断函数，当有计算时限的任务出现在当前节点时，将该任务数据标记为第一标记并返回值为1，当无计算时限的任务出现在当前节点时，将该任务数据标记为第二标记并返回值为0；w1i表示为第一个计算节点i时刻未处理的数据量；wni为第n个计算节点i时刻未处理的数据量；I表示为边缘计算中单个节点允许的最长计算时间；⊙表示为同或符号，两数同或则表示两数相同结果为1，不同结果为0。
借由上述技术方案，本申请实施例提供的边缘计算中高能效的计算任务分配方法，首先记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记；进而当所在节点的任务量大于预设阈值且存在计算时限的任务时，根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级；之后利用调整的任务的运算优先级进行该节点的任务数据的计算。可以看到，本发明实施例能够及时有效地完成节点任务量的统计，并对节点的任务进行标记，进而根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级，利用调整的任务的运算优先级进行该节点的任务数据的计算，能够对节点的任务进行合理分配，避免了用户连接中断或者响应超时等问题，提高任务处理的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1示出了根据本申请实施例的边缘计算中高能效的计算任务分配方法的流程图；
图2示出了根据本申请实施例的边缘计算中高能效的计算任务分配装置的结构图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，本申请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。应该理解这样使用在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。
本申请实施例提供了一种边缘计算中高能效的计算任务分配方法，如图1所示，该边缘计算中高能效的计算任务分配方法可以包括以下步骤S101至S103：
步骤S101，记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记；
步骤S102，当所在节点的任务量大于预设阈值且存在计算时限的任务时，根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级；
步骤S103，利用调整的任务的运算优先级进行该节点的任务数据的计算。
本申请实施例提供的边缘计算中高能效的计算任务分配方法，首先记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记；进而当所在节点的任务量大于预设阈值且存在计算时限的任务时，根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级；之后利用调整的任务的运算优先级进行该节点的任务数据的计算。可以看到，本发明实施例能够及时有效地完成节点任务量的统计，并对节点的任务进行标记，进而根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级，利用调整的任务的运算优先级进行该节点的任务数据的计算，能够对节点的任务进行合理分配，避免了用户连接中断或者响应超时等问题，提高任务处理的效率。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文步骤S101记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记之后，当所在节点的任务量大于预设阈值且没有计算时限的任务时，将该节点的任务向其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点转移，进而由其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点对转移的任务数据进行计算。可以看到，本实施例能够对节点的任务进行合理分配，提高任务处理的效率。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，可以利用如下公式记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记：
Figure BDA0003268739540000061
其中，J[sn,rn]表示为n个节点的任务矩阵，sn表示为n个节点的I时刻内未处理的任务量，rn表示为n个节点的I时刻内未处理的存在计算时限的任务量；P()表示为节点数据判断函数，当有计算时限的任务出现在当前节点时，将该任务数据标记为第一标记并返回值为1，当无计算时限的任务出现在当前节点时，将该任务数据标记为第二标记并返回值为0；w1i表示为第一个计算节点i时刻未处理的数据量；wni为第n个计算节点i时刻未处理的数据量；I表示为边缘计算中单个节点允许的最长计算时间；⊙表示为同或符号，两数同或则表示两数相同结果为1，不同结果为0。
在上面的实施例中，可以及时有效地完成节点任务量的统计，并对节点的任务进行标记，方便后续对节点的任务进行合理分配。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，可以利用如下公式当所在节点的任务量大于预设阈值且没有计算时限的任务时，将该节点的任务向其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点转移：
Figure BDA0003268739540000071
其中，Zc表示为1节点任务量大于预设阈值时向c节点转移后的任务数量，当向c节点转移后的任务数量大于预设阈值时，继续重复上述公式将c节点的数据进行转移，直到所有的数据转移计算完成为止；
Figure BDA0003268739540000072
表示为取使得括号内函数最小的c值；
Figure BDA0003268739540000073
表示为取使得括号内函数最大的l值；JE表示为节点可以按时完成计算任务的预设阈值。
在上面的实施例中，可以及时有效地对节点的任务进行合理分配，提高任务处理的效率。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，可以利用如下公式当所在节点的任务量大于预设阈值且存在计算时限的任务时，根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级：
Figure BDA0003268739540000074
其中，D[1...n]表示为该节点的任务的运算优先级的排序数组，D[1]表示为优先级最高，即第一个算出的最大值i，D[n]表示为优先级最低，即最后一个算出的最大值i；rci表示为在Zc的公式得出的c节点的任务数据中对应的有i时刻对应的有计算时间的任务数据。
在上面的实施例中，可以准确地根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级，利用调整的任务的运算优先级进行该节点的任务数据的计算，能够对节点的任务进行合理分配，避免了用户连接中断或者响应超时等问题，提高任务处理的效率。
需要说明的是，实际应用中，上述所有可能的实施方式可以采用结合的方式任意组合，形成本申请的可能的实施例，在此不再一一赘述。
基于上文各个实施例提供的边缘计算中高能效的计算任务分配方法，基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种边缘计算中高能效的计算任务分配装置。
图2示出了根据本申请实施例的边缘计算中高能效的计算任务分配装置的结构图。如图2所示，该边缘计算中高能效的计算任务分配装置可以包括标记模块210、调整模块220以及计算模块230。
标记模块210，用于记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记；
调整模块220，用于当所在节点的任务量大于预设阈值且存在计算时限的任务时，根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级；
计算模块230，用于利用调整的任务的运算优先级进行该节点的任务数据的计算。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文图2展示的调整模块220还用于当所在节点的任务量大于预设阈值且没有计算时限的任务时，将该节点的任务向其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点转移；
计算模块230还用于由其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点对转移的任务数据进行计算。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文图2展示的标记模块210还用于利用如下公式记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记：
Figure BDA0003268739540000091
其中，J[sn,rn]表示为n个节点的任务矩阵，sn表示为n个节点的I时刻内未处理的任务量，rn表示为n个节点的I时刻内未处理的存在计算时限的任务量；P()表示为节点数据判断函数，当有计算时限的任务出现在当前节点时，将该任务数据标记为第一标记并返回值为1，当无计算时限的任务出现在当前节点时，将该任务数据标记为第二标记并返回值为0；w1i表示为第一个计算节点i时刻未处理的数据量；wni为第n个计算节点i时刻未处理的数据量；I表示为边缘计算中单个节点允许的最长计算时间；⊙表示为同或符号，两数同或则表示两数相同结果为1，不同结果为0。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文图2展示的调整模块220还用于利用如下公式当所在节点的任务量大于预设阈值且没有计算时限的任务时，将该节点的任务向其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点转移：
Figure BDA0003268739540000092
其中，Zc表示为1节点任务量大于预设阈值时向c节点转移后的任务数量，当向c节点转移后的任务数量大于预设阈值时，继续重复上述公式将c节点的数据进行转移，直到所有的数据转移计算完成为止；
Figure BDA0003268739540000093
表示为取使得括号内函数最小的c值；
Figure BDA0003268739540000094
表示为取使得括号内函数最大的l值；JE表示为节点可以按时完成计算任务的预设阈值。
本申请实施例中提供了一种可能的实现方式，上文图2展示的调整模块220还用于利用如下公式当所在节点的任务量大于预设阈值且存在计算时限的任务时，根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级：
Figure BDA0003268739540000101
其中，D[1...n]表示为该节点的任务的运算优先级的排序数组，D[1]表示为优先级最高，即第一个算出的最大值i，D[n]表示为优先级最低，即最后一个算出的最大值i；rci表示为在Zc的公式得出的c节点的任务数据中对应的有i时刻对应的有计算时间的任务数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述描述的系统、装置、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，为简洁起见，在此不另赘述。
本领域普通技术人员可以理解：本申请的技术方案本质上或者该技术方案的全部或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中，其包括若干程序指令，用以使得一电子设备(例如个人计算机，服务器，或者网络设备等)在运行所述程序指令时执行本申请各实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，实现前述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件(诸如个人计算机，服务器，或者网络设备等的电子设备)来完成，所述程序指令可以存储于一计算机可读取存储介质中，当所述程序指令被电子设备的处理器执行时，所述电子设备执行本申请各实施例所述方法的全部或部分步骤。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本申请的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种边缘计算中高能效的计算任务分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记；
当所在节点的任务量大于预设阈值且存在计算时限的任务时，根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级；
利用调整的任务的运算优先级进行该节点的任务数据的计算。
2.根据权利要求1所述的边缘计算中高能效的计算任务分配方法，其特征在于，还包括：
当所在节点的任务量大于预设阈值且没有计算时限的任务时，将该节点的任务向其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点转移，进而由其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点对转移的任务数据进行计算。
3.根据权利要求2所述的边缘计算中高能效的计算任务分配方法，其特征在于，利用如下公式记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记：
Figure FDA0003268739530000011
其中，J[sn,rn]表示为n个节点的任务矩阵，sn表示为n个节点的I时刻内未处理的任务量，rn表示为n个节点的I时刻内未处理的存在计算时限的任务量；P()表示为节点数据判断函数，当有计算时限的任务出现在当前节点时，将该任务数据标记为第一标记并返回值为1，当无计算时限的任务出现在当前节点时，将该任务数据标记为第二标记并返回值为0；w1i表示为第一个计算节点i时刻未处理的数据量；wni为第n个计算节点i时刻未处理的数据量；I表示为边缘计算中单个节点允许的最长计算时间；⊙表示为同或符号，两数同或则表示两数相同结果为1，不同结果为0。
4.根据权利要求3所述的边缘计算中高能效的计算任务分配方法，其特征在于，利用如下公式当所在节点的任务量大于预设阈值且没有计算时限的任务时，将该节点的任务向其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点转移：
Figure FDA0003268739530000021
其中，Zc表示为1节点任务量大于预设阈值时向c节点转移后的任务数量，当向c节点转移后的任务数量大于预设阈值时，继续重复上述公式将c节点的数据进行转移，直到所有的数据转移计算完成为止；
Figure FDA0003268739530000022
表示为取使得括号内函数最小的c值；
Figure FDA0003268739530000023
表示为取使得括号内函数最大的l值；JE表示为节点可以按时完成计算任务的预设阈值。
5.根据权利要求4所述的边缘计算中高能效的计算任务分配方法，其特征在于，利用如下公式当所在节点的任务量大于预设阈值且存在计算时限的任务时，根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级：
Figure FDA0003268739530000024
其中，D[1...n]表示为该节点的任务的运算优先级的排序数组，D[1]表示为优先级最高，即第一个算出的最大值i，D[n]表示为优先级最低，即最后一个算出的最大值i；rci表示为在Zc的公式得出的c节点的任务数据中对应的有i时刻对应的有计算时间的任务数据。
6.一种边缘计算中高能效的计算任务分配装置，其特征在于，包括：
标记模块，用于记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记；
调整模块，用于当所在节点的任务量大于预设阈值且存在计算时限的任务时，根据该节点的任务的标记调整该节点的任务的运算优先级；
计算模块，用于利用调整的任务的运算优先级进行该节点的任务数据的计算。
7.根据权利要求6所述的边缘计算中高能效的计算任务分配装置，其特征在于，所述调整模块还用于当所在节点的任务量大于预设阈值且没有计算时限的任务时，将该节点的任务向其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点转移；
所述计算模块还用于由其他空闲节点或等待计算数据长度小于该节点的其他节点对转移的任务数据进行计算。
8.根据权利要求7所述的边缘计算中高能效的计算任务分配装置，其特征在于，所述标记模块还用于利用如下公式记录所在节点的当前的任务量，并对该节点的任务进行标记，将有计算时限的任务标记为第一标记，无计算时限的任务标记为第二标记：
Figure FDA0003268739530000031
其中，J[sn,rn]表示为n个节点的任务矩阵，sn表示为n个节点的I时刻内未处理的任务量，rn表示为n个节点的I时刻内未处理的存在计算时限的任务量；P()表示为节点数据判断函数，当有计算时限的任务出现在当前节点时，将该任务数据标记为第一标记并返回值为1，当无计算时限的任务出现在当前节点时，将该任务数据标记为第二标记并返回值为0；w1i表示为第一个计算节点i时刻未处理的数据量；wni为第n个计算节点i时刻未处理的数据量；I表示为边缘计算中单个节点允许的最长计算时间；⊙表示为同或符号，两数同或则表示两数相同结果为1，不同结果为0。
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