CN114915625A - 一种卸载策略确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种卸载策略确定方法及装置。方案如下:针对HMEC系统中的每一用户设备,计算对待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值;将HMEC系统中卸载损耗最小值小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备,并将HMEC系统中卸载损耗最小值不小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为第二用户设备;针对卸载集合中的每一第一用户设备,根据卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器;根据上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道;得到HMEC系统每一用户设备对待计算任务的第一卸载策略。通过本发明实施例提供的技术方案,实现了针对HMEC系统中用户设的待计算任务的卸载策略确定。
Description
技术领域
本发明涉及无线网络和互联网技术领域,特别是涉及一种卸载策略确定方法及装置。
背景技术
目前,针对包括多个用户设备和多个服务器的移动边缘计算(Mobile EdgeComputing,MEC)系统,研究的重点大多集中于对MEC系统的计算卸载决策、用户传输功率控制和计算资源分配。
随着计算系统朝着异构化方向的持续演进,在传统的MEC系统引入了异构服务器,即异构移动边缘计算(heterogeneous mobile edge computing,HMEC)系统,通过HMEC系统中的异构服务器对并行类任务进行处理,这可以大大提高对待计算任务的处理效率。
针对上述HMEC系统,由于该HMEC系统中包括有异构服务器,相关的针对MEC系统中用户设备的待计算任务的卸载策略确定方法,并不能适用于确定HMEC系统中用户设备的待计算任务的卸载策略。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种卸载策略确定方法及装置,以实现针对HMEC系统中用户设备的待计算任务的卸载策略确定。具体技术方案如下:
本发明实施例提供了一种卸载策略确定方法,所述方法包括:
针对HMEC系统中的每一用户设备,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值;所述卸载损耗最小值是根据该用户设备的待计算任务的数据量、处理所需的计算资源、本地计算开销、卸载时的传输功率和最大信道增益,信道的带宽和噪声功率,以及该用户设备的功放系数和最大计算资源计算得到的;
将所述HMEC系统中所述卸载损耗最小值小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备,并将所述HMEC系统中所述卸载损耗最小值不小于所述预设卸载损耗阈值的用户设备确定为第二用户设备;
针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值;并根据所述卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器;其中,所述待匹配服务器为所述HMEC系统中服务器类型与该第一用户设备的待计算任务的任务类型匹配的服务器;所述卸载偏好值是根据所述待计算任务的数据量、卸载时的信道增益和传输功率,信道的噪声功率,以及所述待匹配服务器分配给所述待计算任务的计算资源和处理所述待计算任务所需的计算资源计算得到的;
针对每一第一用户设备,根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道;
针对每一第一用户设备,确定将该第一用户设备的待计算任务通过对应的目标信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器,并针对每一第二用户设备,确定在本地对该第二用户设备的待计算任务进行处理,得到所述HMEC系统每一用户设备对待计算任务的第一卸载策略。
可选的,所述针对所述HMEC系统中的每一用户设备,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值的步骤,包括:
针对所述HMEC系统中的每一用户设备,利用以下公式,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值:
其中,n为HMEC系统中第n个用户设备,为所述HMEC系统中用户设备n的待计算任务进行卸载时的卸载损耗最小值,dn为用户设备n的待计算任务的数据量,为预设时延权重,为预设能耗权重,为用户设备n的待计算任务的传输功率的最小值,ηn为用户设备n的功放系数,Ws为信道s的带宽,函数log2为以2为底的对数函数,为用户设备n的待计算任务的传输功率的最大值,为用户设备n对待计算任务进行卸载时的最大信道增益,N0为信道的噪声功率,表示为N0=Wsn0,n0为噪声功率密度,cn为处理用户设备n的待计算任务所需的计算资源,为用户设备n可以从服务器获得的最大计算资源,为用户设备n的待计算任务的本地计算开销。
可选的,所述针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值的步骤,包括:
针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,利用以下公式,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值:
其中,n为所述卸载集合中的第n个第一用户设备,m为所述HMEC系统中的第m个服务器,ρnm为第一用户设备n的待计算任务卸载至服务器m的卸载偏好值,φ和Ψ为预设权重因子,dn为第一用户设备n的待计算任务的数据量,函数log2为以2为底的对数函数,为信道集合,s为信道集合中的第s个信道,N0为信道的噪声功率,表示为N0=Wsn0,Ws为信道s的带宽,n0为噪声功率密度,为第一用户设备n的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,为第一用户设备集合,表示从中移除第一用户设备n,为第一用户设备j的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备j通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,fnm为服务器m分配给第一用户设备n的待计算任务的计算资源,cn为处理第一用户设备n的待计算任务所需的计算资源。
可选的,所述根据所述卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器的步骤,包括:
针对每一第一用户设备,将所述卸载偏好值最大,且匹配的第一用户设备的数量小于预设数量阈值的待匹配服务器,确定为与该第一用户设备匹配的目标服务器。
可选的,所述针对每一第一用户设备,根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道的步骤,包括:
针对每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率;
针对每一第一用户设备,将所述上行数据传输速率最高的信道分配给该第一用户设备,得到该第一用户设备对应的目标信道。
可选的,所述针对每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率的步骤,包括:
针对每一第一用户设备,利用以下公式,计算将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率:
其中,n为所述卸载集合中的第n个第一用户设备,m为所述HMEC系统中的第m个用户设备,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的上行数据传输速率,s为信道集合中的第s个信道,Ws为信道s的带宽,函数log2为以2为底的对数函数,为第一用户设备n的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,N0为信道的噪声功率,表示为N0=Wsn0,n0为噪声功率密度,j为所述HMEC系统中的第j个服务器,为接入第j个服务器的所有用户设备的集合,k为中的第k个第一用户设备,为第一用户设备k对待计算任务的卸载策略,为第一用户设备k的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备k通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益。
可选的,所述方法还包括:
根据所述HMEC系统中每一用户设备的待卸载任务的第一卸载策略,确定所述HMEC系统的第一系统开销;
基于所述第一系统开销进行资源分配;
所述方法还包括:
针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,计算对该第一用户设备的待计算任务进行卸载处理时的卸载计算开销,以及本地处理该第一用户设备的待计算任务时的本地计算开销间的差值,作为该第一用户设备的卸载损耗差值;
从所述卸载集合中移除所述卸载损耗差值最大的第一用户设备,得到更新后的第二卸载策略,并根据所述第二卸载策略,确定所述HMEC系统的第二系统开销;
若所述第二系统开销小于所述第一系统开销,则确定所述移除操作有效,并将所述第二系统开销作为所述第一系统开销,返回执行根据所述第一系统开销进行资源分配的步骤;
若所述第二系统开销不小于所述第一系统开销,则确定所述移除操作无效。
本发明实施例还提供了一种卸载策略确定装置,所述方法包括:
第一计算模块,用于针对HMEC系统中的每一用户设备,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值;所述卸载损耗最小值是根据该用户设备的待计算任务的数据量、处理所需的计算资源、本地计算开销、卸载时的传输功率和最大信道增益,信道的带宽和噪声功率,以及该用户设备的功放系数和最大计算资源计算得到的;
第一确定模块,用于将所述HMEC系统中所述卸载损耗最小值小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备,并将所述HMEC系统中所述卸载损耗最小值不小于所述预设卸载损耗阈值的用户设备确定为第二用户设备;
第二确定模块,用于针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值;并根据所述卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器;其中,所述待匹配服务器为所述HMEC系统中服务器类型与该第一用户设备的待计算任务的任务类型匹配的服务器;所述卸载偏好值是根据所述待计算任务的数据量、卸载时的信道增益和传输功率,信道的噪声功率,以及所述待匹配服务器分配给所述待计算任务的计算资源和处理所述待计算任务所需的计算资源计算得到的;
第三确定模块,用于针对每一第一用户设备,根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道;
第四确定模块,用于针对每一第一用户设备,确定将该第一用户设备的待计算任务通过对应的目标信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器,并针对每一第二用户设备,确定在本地对该第二用户设备的待计算任务进行处理,得到所述HMEC系统每一用户设备对待计算任务的第一卸载策略。
可选的,所述第二确定模块,具体用于针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,利用以下公式,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值:
其中,n为所述卸载集合中的第n个第一用户设备,m为所述HMEC系统中的第m个服务器,ρnm为第一用户设备n的待计算任务卸载至服务器m的卸载偏好值,φ和Ψ为预设权重因子,dn为第一用户设备n的待计算任务的数据量,函数log2为以2为底的对数函数,为信道集合,s为信道集合中的第s个信道,N0为信道的噪声功率,表示为N0=Wsn0,Ws为信道s的带宽,n0为噪声功率密度,为第一用户设备n的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,为第一用户设备集合,表示从中移除第一用户设备n,为第一用户设备j的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备j通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,fnm为服务器m分配给第一用户设备n的待计算任务的计算资源,cn为处理第一用户设备n的待计算任务所需的计算资源。
可选的,所述装置还包括:
第五确定模块,用于根据所述HMEC系统中每一用户设备的待卸载任务的第一卸载策略,确定所述HMEC系统的第一系统开销;
分配模块,用于基于所述第一系统开销进行资源分配;
所述装置还包括:
第二计算模块,用于针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,计算对该第一用户设备的待计算任务进行卸载处理时的卸载计算开销,以及本地处理该第一用户设备的待计算任务时的本地计算开销间的差值,作为该第一用户设备的卸载损耗差值;
第六确定模块,用于从所述卸载集合中移除所述卸载损耗差值最大的第一用户设备,得到更新后的第二卸载策略,并根据所述第二卸载策略,确定所述HMEC系统的第二系统开销;
第七确定模块,用于若所述第二系统开销小于所述第一系统开销,则确定所述移除操作有效,并将所述第二系统开销作为所述第一系统开销,返回调用所述分配模块执行根据所述第一系统开销进行资源分配的步骤;
第八确定模块,用于若所述第二系统开销不小于所述第一系统开销,则确定所述移除操作无效。
本发明实施例有益效果:
本发明实施例提供的卸载策略确定方法及装置,可以根据HMEC系统中每一用户设备的卸载损耗最小值,将卸载损耗最小值不小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为第二用户设备,即待计算任务在本地进行处理的用户设备;并且,将卸载损耗最小值小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备,即需要将待计算任务卸载至服务器进行处理的用户设备。针对卸载集合中的每一第一用户设备,通过该第一用户设备将待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值,从该第一用户设备对应的待匹配服务器中,确定出与该第一用户设备匹配的目标服务器,并根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道,也就是确定出卸载集合中每一第一用户设备在对待计算任务进行卸载时所采用的信道,以及卸载到的服务器,从而确定了HMEC系统中每一用户设备的待计算任务的卸载策略。由于在确定与每一第一用户设备匹配的目标服务器时,该目标服务器只能从每一第一用户设备对应的待匹配服务器中确定得到,也就是与第一用户设备匹配的目标服务器,仅能从服务器类型与该第一用户设备的待计算任务的任务类型匹配的服务器中确定。这使得卸载集合中任务类型为非并行类任务一定不会被卸载到异构服务器进行处理,也就是保证了异构服务器所处理的待计算任务一定为并行类任务,从而完成并行类任务与异构服务器间的匹配,实现了针对HMEC系统中用户设的待计算任务的卸载策略确定。
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实施例。
图1为本发明实施例提供的卸载策略确定方法的一种流程示意图;
图2为本发明实施例提供的第一用户设备与服务器匹配方法的一种流程示意图;
图3为本发明实施例提供的目标信道确定方法的一种流程示意图;
图4为本发明实施例提供的资源分配方法的一种流程示意图;
图5为本发明实施例提供的卸载策略更新方法的一种流程示意图;
图6为本发明实施例提供的卸载策略确定装置的一种结构示意图。
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。
为了解决相关技术中卸载策略不适用于HMEC系统的问题,本发明实施例提供了一种卸载策略确定方法。如图1所示,图1为本发明实施例提供的卸载策略确定方法的一种流程示意图。
步骤S101,针对HMEC系统中的每一用户设备,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值。
其中,卸载损耗最小值是根据该用户设备的待计算任务的数据量、处理所需的计算资源、本地计算开销、卸载时的传输功率和最大信道增益,信道的带宽和噪声功率,以及该用户设备的功放系数和最大计算资源计算得到的。
步骤S102,将HMEC系统中卸载损耗最小值小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备,并将HMEC系统中卸载损耗最小值不小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为第二用户设备。
步骤S103,针对卸载集合中的每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值;并根据卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器。
其中,待匹配服务器为HMEC系统中服务器类型与该第一用户设备的待计算任务的任务类型匹配的服务器;卸载偏好值是根据待计算任务的数据量、卸载时的信道增益和传输功率,信道的噪声功率,以及待匹配服务器分配给待计算任务的计算资源和处理待计算任务所需的计算资源计算得到的。
步骤S104,针对每一第一用户设备,根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道。
步骤S105,针对每一第一用户设备,确定将该第一用户设备的待计算任务通过对应的目标信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器,并针对每一第二用户设备,确定在本地对该第二用户设备的待计算任务进行处理,得到HMEC系统每一用户设备对待计算任务的第一卸载策略。
通过本发明实施例提供的方法,可以根据HMEC系统中每一用户设备的卸载损耗最小值,将卸载损耗最小值不小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为第二用户设备,即待计算任务在本地进行处理的用户设备;并且,将卸载损耗最小值小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备,即需要将待计算任务卸载至服务器进行处理的用户设备。针对卸载集合中的每一第一用户设备,通过该第一用户设备将待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值,从该第一用户设备对应的待匹配服务器中,确定出与该第一用户设备匹配的目标服务器,并根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道,也就是确定出卸载集合中每一第一用户设备在对待计算任务进行卸载时所采用的信道,以及卸载到的服务器,从而确定了HMEC系统中每一用户设备的待计算任务的卸载策略。由于在确定与每一第一用户设备匹配的目标服务器时,该目标服务器只能从每一第一用户设备对应的待匹配服务器中确定得到,也就是与第一用户设备匹配的目标服务器,仅能从服务器类型与该第一用户设备的待计算任务的任务类型匹配的服务器中确定。这使得卸载集合中任务类型为非并行类任务一定不会被卸载到异构服务器进行处理,也就是保证了异构服务器所处理的待计算任务一定为并行类任务,从而完成并行类任务与异构服务器间的匹配,实现了针对HMEC系统中用户设的待计算任务的卸载策略确定。
在本发明实施例中,上述HMEC系统中可以包括用户设备、异构服务器和传统服务器。其中,用户设备、异构服务器和传统服务器的数量可以根据用户需求或具体应用场景等进行设置,在此,对上述HMEC系统中包括的用户设备、异构服务器和传统服务器的数量不作限定。为便于描述,下面均以HMEC系统包括多个用户设备、多个异构服务器和多个传统服务器进行说明,并不起任何限定作用。
为便于描述,下面以上述HMEC系统包括的用户设备的数量为N,服务器的数量为M,服务器与用户设备的间的信道数量为S为例进行说明。上述HMEC系统所包括的用户设备集合可以表示为:服务器集合可以表示为:信道集合可以表示为:每一用户设备的待计算任务的卸载策略可以表示为:其中,为二进制变量,当可以表示第n个用户设备(记为用户设备n)在本地对待计算任务进行处理,可以表示用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m进行处理。
上述异构服务器可以为不同类型的服务器所共同构成的服务器。例如,上述异构服务器可以为CPU-GPU异构服务器,即中央处理器(Central Processing Unit,CPU)和图像处理器(Graphics Processing Unit,GPU)共同构成的服务器。上述传统服务器可以为CPU服务器或GPU服务器等。在此,对上述异构服务器和传统服务器不作具体限定。
为便于描述,下面以Cm为第m个服务器(记为服务器m)的配置参数进行说明。服务器m的配置参数可以表示为:其中,为服务器m的最大计算资源,δm为服务器m的服务器类型,δm为二进制变量,δm=0可以表示异构服务器,δm=1可以表示传统服务器。
在本发明实施例中,上述HMEC系统中的每一用户设备存在对应的待计算任务,即待计算任务与用户设备一一对应;并且,每一用户设备的待计算任务的任务类型、数据量等可以相同也可以不同。
具体的,按照待计算任务的任务类型,上述HMEC系统中用户设备的待计算任务可以分为并行类任务和非并行类任务。其中,并行类任务为可以进行并行处理的待计算任务,例如,对多媒体文件中多媒体挖掘类型的计算任务。非并行类任务为除并行类任务以外的其他计算任务。在此,对上述不同任务类型的待计算任务不作具体限定。
为便于描述,下面以表示HMEC系统中用户设备的待计算任务为例进行说明。其中,为用户设备n的待计算任务,dn为用户设备n的待计算任务的数据量,cn为处理用户设备n的待计算任务所需的计算资源,wn为用户设备n的待计算任务的任务类型,wn为二进制变量,wn=0可以表示上述并行类任务,wn=1可以表示上述非并行类任务。
在本发明实施例中,上述异构服务器可以通过特殊的硬件结构和系统架构,实现对上述并行类任务高效处理。但是,由于异构服务器的硬件结构和系统架构的特殊性,使得上述异构服务器不能对上述非并行类任务进行处理,也就是上述异构服务器仅可以处理并行类任务。上述传统服务器可以对并行类任务和非并行类任务进行处理。另外,无论是上述并行类任务,还是上述非并行类任务均可以在服务器本地进行处理。考虑到用户设备本地处理待计算任务的时延和能耗,通过确定HMEC系统中每一用户设备的待计算任务的卸载策略,从而按照卸载策略对待计算任务进行处理,降低处理待计算任务所需的时延和能耗。
下面通过具体的实施例,对本发明实施例进行说明。该卸载策略确定方法可以应用于HMEC系统中的任一服务器。也就是HMEC系统中的每一服务器均可以执行图1所示的步骤,得到每一用户设备的卸载策略。由于每一服务器所采用的卸载策略确定方法是相同的,因此每一服务器所确定的用户设备的卸载策略也是相同的。为便于描述,下面以电子设备为执行主体进行说明,并不起任何限定作用。其中,电子设备可以为上述HMEC系统中的任一服务器。
针对上述步骤S101,即针对HMEC系统中的每一用户设备,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值。
在本步骤中,针对上述HMEC系统中的每一用户设备,电子设备可以根据用户设备的待计算任务的数据量、处理该待计算任务所需的计算资源、本地计算开销、对该待计算任务进行卸载时的传输功率和最大信道增益,信道的带宽和噪声功率,以及该用户设备的功放系数和最大计算资源,计算将该用户设备的待计算任务卸载到服务器的卸载损耗最小值。
在本发明实施例中,上述计算资源可以为处理任务所需的CPU资源、内存资源、硬盘资源或网络资源等。HMEC中每一用户设备或每一服务器的计算资源可以根据用户设备或服务器的硬性配置确定,上述每一待计算任务所对应的计算资源可以根据每一待计算任务的数据量确定。在此,对上述计算资源不作具体限定。
一个可选的实施例中,上述步骤S101,针对HMEC系统中的每一用户设备,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值,具体可以表示为:
其中,n为HMEC系统中第n个用户设备,为HMEC系统中用户设备n的待计算任务进行卸载时的卸载损耗最小值,dn为用户设备n的待计算任务的数据量,为预设时延权重,为预设能耗权重,为用户设备n的待计算任务的传输功率的最小值,ηn为用户设备n的功放系数,Ws为信道s的带宽,函数log2为以2为底的对数函数,为用户设备n的待计算任务的传输功率的最大值,为用户设备n对待计算任务进行卸载时的最大信道增益,N0为信道的噪声功率,表示为N0=Wsn0,n0为噪声功率密度,cn为处理用户设备n的待计算任务所需的计算资源,为用户设备n可以从服务器获得的最大计算资源,为用户设备n的待计算任务的本地计算开销。
在本发明实施例中,上述计算开销可以表示为待计算任务处理完成时的时延和能耗的加权和。关于计算开销的计算具体可参见下文描述,在此不作赘述。
针对上述步骤S102,将HMEC系统中卸载损耗最小值小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备,并将HMEC系统中卸载损耗最小值不小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为第二用户设备。
在本步骤中,针对上述HMEC系统中每一用户设备,电子设备在计算得到该用户设备对应的卸载损耗最小值后,可以将该卸载损耗最小值与预设卸载损耗阈值进行比较。具体可以包括以下两种情况。
情况一,该用户设备对应的卸载损耗最小值小于上述预设卸载损耗阈值。
情况二,该用户设备对应的卸载损耗最小值不小于上述预设卸载损耗阈值。即该用户设备对应的卸载损耗最小值大于或等于上述预设卸载损耗阈值。
一个可选的实施例中,上述预设卸载损耗阈值可以为0。
针对上述情况一,即电子设备可以确定用户设备n可能受益于将待计算任务卸载至服务器进行处理。也就是用户设备n将待计算任务卸载至服务器进行处理的卸载计算开销可能小于用户设备n本地处理待计算任务的本地计算开销。此时,电子设备可以将该用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备。
针对上述情况二,即电子设备可以确定用户设备n不能受益于将待计算任务卸载至服务器进行处理。也就是用户设备n将待计算任务卸载至服务器进行处理的卸载计算开销大于等于用户设备n本地处理待计算任务的本地计算开销。此时,电子设备可以确定该用户设备的待计算任务必须在本地进行处理。即电子设备可以将确定为第二用户设备。
上述卸载集合中的每一第一用户设备对待计算任务的卸载策略为:将待计算任务通过该用户设备对应的目标信道卸载至与该用户设备匹配的目标服务器进行处理。关于目标信道和目标服务器的确定具体可参见下文描述,在此不作具体说明。
上述每一第二用户设备对待计算任务的卸载策略为:用户设备本地对待计算任务进行处理,也就是第二用户设备的待计算任务不需要卸载至服务器进行处理。
针对上述步骤S103,针对卸载集合中的每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值;并根据卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器。如图2所示,图2为本发明实施例提供的第一用户设备与服务器匹配方法的一种流程示意图。具体将上述步骤S103细化为步骤S1031-步骤S1033。
步骤S1031,将卸载集合中的每一第一用户设备的待计算任务的任务类型,与每一服务器的服务器类型进行匹配,确定出每一第一用户设备匹配的服务器,得到每一第一用户设备的待匹配服务器。
在本步骤中,上述第一用户设备的待计算任务的任务类型,与每一服务器的服务器类型进行匹配至少包括以下四种情况。
情况一,第一用户设备的待计算任务的任务类型为并行类任务,服务器的服务器类型为异构服务器。
情况二,第一用户设备的待计算任务的任务类型为并行类任务,服务器的服务器类型为传统服务器。
情况三,第一用户设备的待计算任务的任务类型为非并行类任务,服务器的服务器类型为异构服务器。
情况四,第一用户设备的待计算任务的任务类型为非并行类任务,服务器的服务器类型为传统服务器。
一个可选的实施例中,当满足上述情况一和情况四时,电子设备可以确定将该第一用户设备的待计算任务的任务类型与服务器的服务器类型匹配。即该服务器为该第一用户设备的待匹配服务器。
当满足上述情况二和情况三时,电子设备可以确定该第一用户设备的待计算任务的任务类型与服务器的服务器类型不匹配。即该服务器并不是该第一用户设备的待匹配服务器。
另一个可选的实施例中,当满足上述情况一、情况二和情况四时,电子设备可以确定将该第一用户设备的待计算任务的任务类型与服务器的服务器类型匹配。
当满足上述情况三时,电子设备可以确定该第一用户设备的待计算任务的任务类型与服务器的服务器类型不匹配。即该服务器并不是该第一用户设备的待匹配服务器。
步骤S1032,针对卸载集合中的每一第一用户设备,根据预设用户设备卸载偏好函数,计算该第一用户设备将待计算任务卸载该第一用户设备的每一待匹配服务器时的卸载偏好值。
在本步骤中,针对上述卸载集合中的每一第一用户设备,电子设备可以根据该第一用户设备的待计算任务的数据量、卸载时的信道增益和传输功率,信道的噪声功率,以及待匹配服务器分配给待计算任务的计算资源和处理待计算任务所需的计算资源,利用预设用户设备卸载偏好函数,计算该第一用户设备将待计算任务卸载该第一用户设备的每一待匹配服务器时的卸载偏好值。
一个可选的实施例中,针对卸载集合中的每一第一用户设备,电子设备可以利用以下公式,即上述预设用户设备卸载偏好函数,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值:
其中,n为卸载集合中的第n个第一用户设备,m为HMEC系统中的第m个服务器,ρnm为第一用户设备n的待计算任务卸载至服务器m的卸载偏好值,φ和Ψ为预设权重因子,dn为第一用户设备n的待计算任务的数据量,函数log2为以2为底的对数函数,为信道集合,s为信道集合中的第s个信道,N0为信道的噪声功率,表示为N0=Wsn0,Ws为信道s的带宽,n0为噪声功率密度,为第一用户设备n的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,为第一用户设备集合,表示从中移除第一用户设备n,为第一用户设备j的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备j通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,fnm为服务器m分配给第一用户设备n的待计算任务的计算资源,cn为处理第一用户设备n的待计算任务所需的计算资源。
一个可选的实施例中,针对上述第一用户设备的待计算任务的任务类型与服务器的服务器类型的匹配,若任务类型与服务器类型不匹配时,如满足上述情况二,电子设备可以将该第一用户设备的待计算任务卸载至该服务器时的卸载偏好值设置为0。具体可以表示为:当时,ρnm=0。其中,为上述非并行任务所对应的用户设备的集合,可以表示为:为上述异构服务器集合,可以表示为:
在本发明实施例中,上述卸载偏好值用于指示第一用户设备偏向于将待计算任务卸载至待匹配服务器的可能性。由于第一用户设备偏向于将待计算任务通过信道条件更好且计算资源更多的服务器。因此,当该第一用户设备将待计算任务卸载至某一待匹配服务器时的卸载偏好值越大时,该第一用户设备将待计算任务卸载至该服务器的可能性越大。
通过上述ρnm计算公式,电子设备可以准确的计算得到卸载集合中每一第一用户设备的卸载偏好值,从而根据该卸载偏好值确定与卸载集合中的每一第一用户设备匹配的目标服务器,即卸载集合中每一第一用户设备的待计算任务所卸载至的服务器,这可以使得每一第一用户设备可以匹配到合适的服务器,提高了第一用户设备和服务器间匹配的准确性。
步骤S1033,针对卸载集合中的每一第一用户设备,根据卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器。
一个可选的实施例中,上述步骤S1033,针对卸载集合中的每一第一用户设备,根据卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器,具体可以表示为:
针对每一第一用户设备,将卸载偏好值最大,且匹配的第一用户设备的数量小于预设数量阈值的待匹配服务器,确定为与该第一用户设备匹配的目标服务器。
在本发明实施例中,上述预设数量阈值为HMEC系统中服务器可以匹配的第一用户设备的最大值。根据每一服务器的服务器类型,最大计算资源等的不同,每一服务器所对应的预设数量阈值也可以有所不同。在此,对上述HMEC系统中每一服务器所对应的预设数量阈值不作具体限定。
为便于理解,以卸载集合中包括3个用户设备,即用户设备1-用户设备3,HMEC系统中包括3个服务器,即服务器1-服务器3,结合表1对上述确定与该第一用户设备匹配的目标服务器的过程进行说明。表1为本发明实施例提供的卸载偏好值的一种呈现形式。
表1
在上述表1所示的实施例中,用户设备1的待计算任务的任务类型为上述并行类任务,用户设备2和用户设备3的待计算任务的任务类型为上述非并行类任务。服务器1为上述异构服务器,服务器2和服务器3为上述传统服务器。现假设上述表1每一服务器多对应的预设数量阈值均为1。
针对上述表1中的用户设备1,由于10>4>5,因此,电子设备可以将服务器1确定为与用户设备1匹配的目标服务器。
一个可选的实施例中,为便于表1中其他第一用户设备所匹配的目标服务器的确定,在将上述服务器1确定为与用户设备1匹配的目标服务器后,电子设备可以删除表1中的与用户设备1有关的数据,即表1中用户设备所在的行。另外,由于服务器1所匹配的第一用户设备的数量达到预设数量阈值,电子设备可以与服务器1有关的所有数据,即表1中的服务器1所在的列。
针对上述表1中的用户设备2,由于8>7>0,因此,电子设备可以将服务器2确定为与用户设备2匹配的目标服务器。
一个可选的实施例中,由于上述服务器1的数据已经删除,电子设备可以直接根据表1中服务器2和服务器3对应的卸载偏好值,将服务器2确定为与用户设备2匹配的目标服务器。
一个可选的实施例中,电子设备也可以删除服务器2和用户设备2所对应的数据。具体可参照上述服务器1和用户设备1所对应的数据的删除,在此不作具体说明。
针对上述表1中的用户设备3,由于8=8>0,且服务器2已经被确定为用户设备2匹配的目标服务器,因此,电子设备可以将服务器3确定为用户设备3的目标服务器。
一个可选的实施例中,由于上述服务器2和服务器1所对应的数据均被删除,且用户设备3将待计算任务卸载至服务器3时的卸载偏好值大于0,因此,电子设备可以直接服务器3确定为用户设备3的目标服务器。
在本发明实施例中,虽然上述HMEC系统中的异构服务器和传统服务器的数量可以根据用户需求进行设定,但是由于上述HMEC系统中每一服务器所能匹配的第一用户设备的数量是有限的,即上述预设数量阈值,并且,上述异构服务器仅能处理并行类任务,不能处理非并行类任务,因此,上述在针对每一第一用户设备,根据该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值,确定与每一第一用户设备匹配的目标服务器时,卸载偏好值的大小将影响每一第一用户设备与服务器间的匹配顺序。在此,对每一第一用户设备和每一服务器间的匹配顺序不作具体限定。
一个可选的实施例中,若上述第一用户设备的数量大于HMEC系统中所有服务器所对应的预设数量阈值,则在上述确定每一第一用户设备所匹配的目标服务器时,上述卸载集合中将会出现没有匹配的目标服务器的第一用户设备。此时,电子设备可以从卸载集合中移除该第一用户设备。也就是该第一用户设备被更新为上述第二用户设备,该第二用户设备的待计算任务将直接在本地进行处理。
针对上述步骤S104,针对每一第一用户设备,根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道。
一个可选的实施例中,上述步骤S104,针对每一第一用户设备,根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道。如图3所示,图3为本发明实施例提供的目标信道确定方法的一种流程示意图。具体将上述步骤S104细化为步骤51041-步骤51042。
步骤51041,针对每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率。
在本步骤中,针对上述卸载集合中的每一第一用户设备,在确定该第一用户设备的目标服务器后,电子设备可以计算该第一用户设备将待计算任务通过每一信道卸载至该目标服务器时的上行数据传输速率。
一个可选的实施例中,针对每一第一用户设备,电子设备可以利用以下公式,计算将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率:
其中,n为卸载集合中的第n个第一用户设备,m为HMEC系统中的第m个用户设备,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的上行数据传输速率,s为信道集合中的第s个信道,Ws为信道s的带宽,函数log2为以2为底的对数函数,为第一用户设备n的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,N0为信道的噪声功率,表示为N0=Wsn0,n0为噪声功率密度,j为HMEC系统中的第j个服务器,为接入第j个服务器的所有用户设备的集合,k为中的第k个第一用户设备,为第一用户设备k对待计算任务的卸载策略,为第一用户设备k的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备k通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益。
步骤S1042,针对每一第一用户设备,将上行数据传输速率最高的信道分配给该第一用户设备,得到该第一用户设备对应的目标信道。
关于上述每一第一用户设备对应的目标信道的确定过程具体可参照上述,每一用户设备的对应目标服务器的确定过程,在此不作具体说明。
在本发明实施例中,通过上述上行数据传输速率,电子设备可以准确的确定卸载集合中每一第一用户设备对待计算任务进行卸载时所利用的目标信道,这使得每一第一用户设备可以通过合适的信道对待计算任务进行卸载。
针对上述步骤S105,针对每一第一用户设备,确定将该第一用户设备的待计算任务通过对应的目标信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器,并针对每一第二用户设备,确定在本地对该第二用户设备的待计算任务进行处理,得到HMEC系统每一用户设备对待计算任务的第一卸载策略。
在本步骤中,针对上述卸载集合中的每一第一用户设备,电子设备可以确定该第一用户设备对待计算任务的第一卸载策略为:通过该第一用户设备对应的目标信道,将待计算任务卸载至该第一用户设备对应的目标服务器进行处理。针对上述每一第二用户设备,电子设备可以确定该第二用户设备对待计算任务的第一卸载策略为:该第二用户设备直接在本地对待计算任务进行处理。
一个可选的实施例中,根据图1所示的方法,本发明实施例还提供了一种在资源分配方法。如图4所示,图4为本发明实施例提供的资源分配方法的一种流程示意图。该方法包括以下步骤。
步骤S401,针对HMEC系统中的每一用户设备,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值。
步骤S402,将HMEC系统中卸载损耗最小值小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备,并将HMEC系统中卸载损耗最小值不小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为第二用户设备。
步骤S403,针对卸载集合中的每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值;并根据卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器。
步骤S404,针对每一第一用户设备,根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道。
步骤S405,针对每一第一用户设备,确定将该第一用户设备的待计算任务通过对应的目标信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器,并针对每一第二用户设备,确定在本地对该第二用户设备的待计算任务进行处理,得到HMEC系统每一用户设备对待计算任务的第一卸载策略。
上述步骤S401-步骤S405与上述步骤S101-步骤S105相同。
步骤S406,根据HMEC系统中每一用户设备对待计算任务的第一卸载策略,确定HMEC系统的第一系统开销。
在本步骤中,电子设备可以根据每一用户设备对待计算任务的第一卸载策略,确定该用户设备的实际计算开销,从而将每一用户设备的实际计算开销的和值确定为HMEC系统的第一系统开销。
在本发明实施例中,上述计算开销可以表示为待计算任务处理完成时的时延和能耗的加权和。
一个可选的实施例中,针对上述HMEC系统中的每一用户设备,电子设备可以利用以下公式,计算该用户设备的实际计算开销。
上述λn为二进制变量,也就是λn非0即1。例如,当λn=1时可以表示对用户设备n的待计算任务进行卸载处理,当λn=0时可以表示对用户设备n的待计算任务不进行卸载处理,即λn=0时用户设备n的待计算任务在本地进行处理。
一个可选的实施例中,电子设备可以利用以下公式,计算得到上述本地计算开销。
一个可选的实施例中,电子设备可以利用以下公式,计算得到上述本地计算时延。
一个可选的实施例中,电子设备可以利用以下公式,计算得到上述本地能耗。
一个可选的实施例中,电子设备可以利用以下公式,计算得到上述卸载计算开销。
其中,为用户设备n的待计算任务的卸载计算开销,为预设时延权重,为用户设备n的待计算任务的任务卸载时延,为用户设备n的待计算任务执行时的任务执行时延,为预设能耗权重,为对用户设备n的待计算任务进行卸载计算所需的任务卸载能耗。
一个可选的实施例中,电子设备可以利用以下公式,计算得到上述任务卸载时延。
其中,为用户设备n的待计算任务的任务卸载时延,λnm为用户设备n的待计算任务的卸载策略,dn为用户设备n的待计算任务的数据量,Rnm为用户设备n与服务器m间的待计算任务卸载的综合上行传输速率,表示为:其中,为用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的上行数据传输速率。
一个可选的实施例中,电子设备可以利用以下公式,计算得到上述任务执行时延。
一个可选的实施例中,电子设备可以利用以下公式,计算得到上述任务卸载能耗。
其中,为对用户设备n的待计算任务进行卸载计算所需的任务卸载能耗,λnm为用户设备n的待计算任务的卸载策略,dn为用户设备n的待计算任务的数据量,pn为用户设备n的待计算任务的传输功率,ηn为用户设备n的功放系数,Rnm为用户设备n与服务器m间的待计算任务卸载的综合上行传输速率。
资源配置方案的约束条件:
步骤S407,基于第一系统开销进行资源分配。
在本发明实施例中,为了保证用户的体验质量,上述HMEC系统的资源分配可以表示为以系统计算开销最小化为目标,对计算卸载决策、用户设传输功率控制以及计算资源分配的联合优化,即系统开销最小化问题,具体可以表示为:
上述系统开销最小化问题可以进一步分解为计算卸载决策问题,以及多维资源联合优化问题。其中,多维资源联合优化问题又可以分解为用户设备传输功率控制问题与计算资源分配问题。
一个可选的实施例中,上述计算卸载决策问题可以表示为:
上述V(Λ)为上述多维资源分配问题的最优值函数,具体可以表示为:
一个可选的实施例中,上述用户设备传输功率控制问题可以进一步分解为与卸载集合中第一用户设备数量相等的拟凸问题,每个子问题都可以通过二分法求解。上述计算资源分配问题被证明为凸优化问题,可以通过对偶理论求得最优计算资源分配方案的闭式解。在此,对上述用户设备传输功率控制问题以及计算资源分配问题的优化过程不作具体说明。
通过上述步骤S406-步骤S407,电子设备可以根据每一用户设备的卸载策略,进行信道资源和服务器计算资源的分配,从而解决多维资源分配的优化问题。
一个可选的实施例中,在进行上述资源分配过程后,HMEC系统中的每一用户设备可以按照待计算任务的卸载策略,对待计算任务进行处理,也就是每一第二用户设备在本地对待计算任务进行处理,每一第一用户设备通过对应的目标信道将待计算任务卸载至目标服务器进行处理。
一个可选的实施例中,根据图4所示的方法,本发明实施例还提供了一种卸载策略更新方法。如图5所示,图5为本发明实施例提供的卸载策略更新方法的一种流程示意图。该方法包括以下步骤。
步骤S501,针对HMEC系统中的每一用户设备,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值。
步骤S502,将HMEC系统中卸载损耗最小值小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备,并将HMEC系统中卸载损耗最小值不小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为第二用户设备。
步骤S503,针对卸载集合中的每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值;并根据卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器。
步骤S504,针对每一第一用户设备,根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道。
步骤S505,针对每一第一用户设备,确定将该第一用户设备的待计算任务通过对应的目标信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器,并针对每一第二用户设备,确定在本地对该第二用户设备的待计算任务进行处理,得到HMEC系统每一用户设备对待计算任务的第一卸载策略。
步骤S506,根据HMEC系统中每一用户设备对待计算任务的第一卸载策略,确定HMEC系统的第一系统开销。
步骤S507,基于第一系统开销进行资源分配。
上述步骤S501-步骤S505与上述步骤S401-步骤S407相同。
步骤S508,针对卸载集合中的每一第一用户设备,计算对该第一用户设备的待计算任务进行卸载处理时的卸载计算开销,以及本地处理该第一用户设备的待计算任务时的本地计算开销间的差值,作为该第一用户设备的卸载损耗差值。
在本步骤中,针对上述卸载集合中的每一用户设备,电子设备可以分别计算该第一用户设备将待计算任务进行卸载处理时的卸载计算开销,以及本地处理时的本地计算开销,从而计算该用户设备的卸载计算开销与本地计算开销间的差值,得到该第一用户设备的卸载损耗差值。
一个可选的实施例中,上述第一用户设备的卸载损耗差值可以表示为:
关于上述卸载计算开销和本地计算开销的计算方式可参见上述步骤S406中卸载计算开销和本地计算开销的计算方式,在此不作具体说明。
步骤S509,从卸载集合中移除卸载损耗差值最大的第一用户设备,得到更新后的第二卸载策略,并根据第二卸载策略,确定HMEC系统的第二系统开销。
在本步骤中,在确定上述卸载集合中每一第一用户设备的卸载损耗差值后,电子设备可以根据该卸载损耗差值,确定出卸载损耗差值最大的第一用户设备(为便于描述,记为第一目标用户设备),并将该第一用户设备从上述卸载集合中移除,也就是更新上述卸载集合,将卸载损耗差值最大的第一用户设备对待计算任务的第一卸载策略,更新为本地处理待计算任务,得到更新后的第二卸载策略。电子设备根据该第二卸载策略,重新计算HMEC系统的第二系统开销。
上述第二系统开销的计算可参照上述第一系统开销的计算方式,在此不作具体说明。
一个可选的实施例中,在计算得到上述第二系统开销后,电子设备可以将上述第二系统开销与上述第一系统开销进行比较。若第二系统开销小于上述第一系统开销,则执行步骤S510。若第二系统开销不小于上述第一系统开销,则执行步骤S511。
步骤s510,若第二系统开销小于第一系统开销,则确定移除操作有效,并将第二系统开销作为第一系统开销,返回执行根据第一系统开销进行资源分配的步骤。
在本步骤中,当上述第二系统开销小于上述第一系统开销时,电子设备可以确定上述第一目标用户设备对待计算任务的卸载行为,虽然对该第一目标用户设备是有益的,但是对整个HMEC系统确实无益的,例如,增加了系统开销。此时,电子设备可以确定上述对第一目标用户设备的移除操作是有效的。也就是对第一目标用户设备的卸载策略的更新是有效的。电子设备可以将上述第二系统开销作为上述第一系统开销,并返回执行上述步骤S507。也就是重复上述步骤S507-步骤S510,直至上述HMEC系统的系统开销不再降低为止。
步骤S511,若第二系统开销不小于第一系统开销,则确定移除操作无效。
在本步骤中,当上述第二系统开销不小于上述第一系统开销时,电子设备可以确定上述第一目标用户设备对待计算任务的卸载行为,对该第一目标用户设备是有益的,并且对整个HMEC系统确实无益的。此时,电子设备确定上述对第一目标用户设备的移除操作是无效的。也就是对第一目标用户设备的卸载策略的更新是无线的。上述第一目标用户设备仍旧属于卸载集合中的用户设备,并且该第一目标用户设备的卸载策略仍为上述第一卸载策略。
在本发明实施例中,由于电子设备是按照卸载集合中每一第一用户设备的卸载损耗差值从大到小的顺序逐一确定上述第一目标用户设备的,因此,当确定出的某一第一目标用户设备被从上述卸载集合中移除后,若第二系统开销不小于第一系统开销,即移除后的系统开销不小于移除前的系统开销,则电子设备可以确定对该第一目标用户设备的移除操作并未使得系统开销降低。因此,移除前的卸载策略所对应的系统开销最小,卸载策略达到最优。
通过上述卸载集合中每一第一用户设备的卸载损耗差值,对卸载集合中包括的第一用户设备进行调整,也就是调整HMEC系统中用户设备的卸载策略,可以有效降低整个HNEC系统的系统开销,并降低了任一第一用户设备对待计算任务的卸载行为所占用服务器的计算资源,以及任一第一用户设备对待计算任务的卸载行为对其他第一用户设备所造成的信号干扰。
基于同一种发明构思,根据上述本发明实施例提供的卸载策略确定方法,本发明实施例还提供了一种卸载策略确定装置。如图6所示,图6为本发明实施例提供的卸载策略确定装置的一种结构示意图。该装置包括以下模块。
第一计算模块601,用于针对HMEC系统中的每一用户设备,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值;卸载损耗最小值是根据该用户设备的待计算任务的数据量、处理所需的计算资源、本地计算开销、卸载时的传输功率和最大信道增益,信道的带宽和噪声功率,以及该用户设备的功放系数和最大计算资源计算得到的;
第一确定模块602,用于将HMEC系统中卸载损耗最小值小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备,并将HMEC系统中卸载损耗最小值不小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为第二用户设备;
第二确定模块603,用于针对卸载集合中的每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值;并根据卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器;其中,待匹配服务器为HMEC系统中服务器类型与该第一用户设备的待计算任务的任务类型匹配的服务器;卸载偏好值是根据待计算任务的数据量、卸载时的信道增益和传输功率,信道的噪声功率,以及待匹配服务器分配给待计算任务的计算资源和处理待计算任务所需的计算资源计算得到的;
第三确定模块604,用于针对每一第一用户设备,根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道;
第四确定模块605,用于针对每一第一用户设备,确定将该第一用户设备的待计算任务通过对应的目标信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器,并针对每一第二用户设备,确定在本地对该第二用户设备的待计算任务进行处理,得到HMEC系统每一用户设备对待计算任务的第一卸载策略。
可选的,上述第一计算模块601,具体可以用于针对HMEC系统中的每一用户设备,利用以下公式,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值:
其中,n为HMEC系统中第n个用户设备,为HMEC系统中用户设备n的待计算任务进行卸载时的卸载损耗最小值,dn为用户设备n的待计算任务的数据量,为预设时延权重,为预设能耗权重,为用户设备n的待计算任务的传输功率的最小值,ηn为用户设备n的功放系数,Ws为信道s的带宽,函数log2为以2为底的对数函数,为用户设备n的待计算任务的传输功率的最大值,为用户设备n对待计算任务进行卸载时的最大信道增益,N0为信道的噪声功率,表示为N0=Wsn0,n0为噪声功率密度,cn为处理用户设备n的待计算任务所需的计算资源,为用户设备n可以从服务器获得的最大计算资源,为用户设备n的待计算任务的本地计算开销。
可选的,上述第二确定模块603,具体可以用于针对卸载集合中的每一第一用户设备,利用以下公式,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值:
其中,n为卸载集合中的第n个第一用户设备,m为HMEC系统中的第m个服务器,ρnnm为第一用户设备n的待计算任务卸载至服务器m的卸载偏好值,φ和Ψ为预设权重因子,dn为第一用户设备n的待计算任务的数据量,函数log2为以2为底的对数函数,为信道集合,s为信道集合中的第s个信道,N0为信道的噪声功率,表示为N0=Wsn0,Ws为信道s的带宽,n0为噪声功率密度,为第一用户设备n的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,为第一用户设备集合,表示从中移除第一用户设备n,为第一用户设备j的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备j通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,fnm为服务器m分配给第一用户设备n的待计算任务的计算资源,cn为处理第一用户设备n的待计算任务所需的计算资源。
可选的,上述第二确定模块603,具体可以用于针对每一第一用户设备,将卸载偏好值最大,且匹配的第一用户设备的数量小于预设数量阈值的待匹配服务器,确定为与该第一用户设备匹配的目标服务器。
可选的,上述第三确定模块604,具体可以用于针对每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率;
针对每一第一用户设备,将上行数据传输速率最高的信道分配给该第一用户设备,得到该第一用户设备对应的目标信道。
可选的,上述第三确定模块604,具体可以用于针对每一第一用户设备,利用以下公式,计算将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率:
其中,n为卸载集合中的第n个第一用户设备,m为HMEC系统中的第m个用户设备,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的上行数据传输速率,s为信道集合中的第s个信道,Ws为信道s的带宽,函数log2为以2为底的对数函数,为第一用户设备n的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,N0为信道的噪声功率,表示为N0=Wsn0,n0为噪声功率密度,j为HMEC系统中的第j个服务器,为接入第j个服务器的所有用户设备的集合,k为中的第k个第一用户设备,为第一用户设备k对待计算任务的卸载策略,为第一用户设备k的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备k通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益。
可选的,上述卸载确定装置还可以包括:
第五确定模块,用于根据HMEC系统中每一用户设备的待卸载任务的第一卸载策略,确定HMEC系统的第一系统开销;
分配模块,用于基于第一系统开销进行资源分配;
可选的,上述卸载确定装置还可以包括:
第二计算模块,用于针对卸载集合中的每一第一用户设备,计算对该第一用户设备的待计算任务进行卸载处理时的卸载计算开销,以及本地处理该第一用户设备的待计算任务时的本地计算开销间的差值,作为该第一用户设备的卸载损耗差值;
第六确定模块,用于从卸载集合中移除卸载损耗差值最大的第一用户设备,得到更新后的第二卸载策略,并根据第二卸载策略,确定HMEC系统的第二系统开销;
第七确定模块,用于若第二系统开销小于第一系统开销,则确定移除操作有效,并将第二系统开销作为第一系统开销,返回调用分配模块执行根据第一系统开销进行资源分配的步骤;
第八确定模块,用于若第二系统开销不小于第一系统开销,则确定移除操作无效。
通过本发明实施例提供的装置,可以根据HMEC系统中每一用户设备的卸载损耗最小值,将卸载损耗最小值不小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为第二用户设备,即待计算任务在本地进行处理的用户设备;并且,将卸载损耗最小值小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备,即需要将待计算任务卸载至服务器进行处理的用户设备。针对卸载集合中的每一第一用户设备,通过该第一用户设备将待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值,从该第一用户设备对应的待匹配服务器中,确定出与该第一用户设备匹配的目标服务器,并根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道,也就是确定出卸载集合中每一第一用户设备在对待计算任务进行卸载时所采用的信道,以及卸载到的服务器,从而确定了HMEC系统中每一用户设备的待计算任务的卸载策略。由于在确定与每一第一用户设备匹配的目标服务器时,该目标服务器只能从每一第一用户设备对应的待匹配服务器中确定得到,也就是与第一用户设备匹配的目标服务器,仅能从服务器类型与该第一用户设备的待计算任务的任务类型匹配的服务器中确定。这使得卸载集合中任务类型为非并行类任务一定不会被卸载到异构服务器进行处理,也就是保证了异构服务器所处理的待计算任务一定为并行类任务,从而完成并行类任务与异构服务器间的匹配,实现了针对HMEC系统中用户设的待计算任务的卸载策略确定。
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,对于装置等实施例而言,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)
1.一种卸载策略确定方法,其特征在于,所述方法包括:
针对异构移动边缘计算HMEC系统中的每一用户设备,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值;所述卸载损耗最小值是根据该用户设备的待计算任务的数据量、处理所需的计算资源、本地计算开销、卸载时的传输功率和最大信道增益,信道的带宽和噪声功率,以及该用户设备的功放系数和最大计算资源计算得到的;
将所述HMEC系统中所述卸载损耗最小值小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备,并将所述HMEC系统中所述卸载损耗最小值不小于所述预设卸载损耗阈值的用户设备确定为第二用户设备;
针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值;并根据所述卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器;其中,所述待匹配服务器为所述HMEC系统中服务器类型与该第一用户设备的待计算任务的任务类型匹配的服务器;所述卸载偏好值是根据所述待计算任务的数据量、卸载时的信道增益和传输功率,信道的噪声功率,以及所述待匹配服务器分配给所述待计算任务的计算资源和处理所述待计算任务所需的计算资源计算得到的;
针对每一第一用户设备,根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道;
针对每一第一用户设备,确定将该第一用户设备的待计算任务通过对应的目标信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器,并针对每一第二用户设备,确定在本地对该第二用户设备的待计算任务进行处理,得到所述HMEC系统每一用户设备对待计算任务的第一卸载策略。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述针对所述HMEC系统中的每一用户设备,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值的步骤,包括:
针对所述HMEC系统中的每一用户设备,利用以下公式,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值:
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值的步骤,包括:
针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,利用以下公式,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值:
其中,n为所述卸载集合中的第n个第一用户设备,m为所述HMEC系统中的第m个服务器,ρnm为第一用户设备n的待计算任务卸载至服务器m的卸载偏好值,φ和Ψ为预设权重因子,dn为第一用户设备n的待计算任务的数据量,函数log2为以2为底的对数函数,为信道集合,s为信道集合中的第s个信道,N0为信道的噪声功率,表示为N0=Wsn0,Ws为信道s的带宽,n0为噪声功率密度,为第一用户设备n的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,为第一用户设备集合,表示从中移除第一用户设备n,为第一用户设备j的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备j通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,fnm为服务器m分配给第一用户设备n的待计算任务的计算资源,cn为处理第一用户设备n的待计算任务所需的计算资源。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器的步骤,包括:
针对每一第一用户设备,将所述卸载偏好值最大,且匹配的第一用户设备的数量小于预设数量阈值的待匹配服务器,确定为与该第一用户设备匹配的目标服务器。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述针对每一第一用户设备,根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道的步骤,包括:
针对每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率;
针对每一第一用户设备,将所述上行数据传输速率最高的信道分配给该第一用户设备,得到该第一用户设备对应的目标信道。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述针对每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率的步骤,包括:
针对每一第一用户设备,利用以下公式,计算将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率:
其中,n为所述卸载集合中的第n个第一用户设备,m为所述HMEC系统中的第m个用户设备,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的上行数据传输速率,s为信道集合中的第s个信道,Ws为信道s的带宽,函数log2为以2为底的对数函数,为第一用户设备n的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,N0为信道的噪声功率,表示为N0=Wsn0,n0为噪声功率密度,j为所述HMEC系统中的第j个服务器,为接入第j个服务器的所有用户设备的集合,k为中的第k个第一用户设备,为第一用户设备k对待计算任务的卸载策略,为第一用户设备k的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备k通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
根据所述HMEC系统中每一用户设备的待卸载任务的第一卸载策略,确定所述HMEC系统的第一系统开销;
基于所述第一系统开销进行资源分配;
所述方法还包括:
针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,计算对该第一用户设备的待计算任务进行卸载处理时的卸载计算开销,以及本地处理该第一用户设备的待计算任务时的本地计算开销间的差值,作为该第一用户设备的卸载损耗差值;
从所述卸载集合中移除所述卸载损耗差值最大的第一用户设备,得到更新后的第二卸载策略,并根据所述第二卸载策略,确定所述HMEC系统的第二系统开销;
若所述第二系统开销小于所述第一系统开销,则确定所述移除操作有效,并将所述第二系统开销作为所述第一系统开销,返回执行根据所述第一系统开销进行资源分配的步骤;
若所述第二系统开销不小于所述第一系统开销,则确定所述移除操作无效。
8.一种卸载策略确定装置,其特征在于,所述装置包括:
第一计算模块,用于针对异构移动边缘计算HMEC系统中的每一用户设备,计算对该用户设备的待计算任务进行卸载的卸载损耗最小值;所述卸载损耗最小值是根据该用户设备的待计算任务的数据量、处理所需的计算资源、本地计算开销、卸载时的传输功率和最大信道增益,信道的带宽和噪声功率,以及该用户设备的功放系数和最大计算资源计算得到的;
第一确定模块,用于将所述HMEC系统中所述卸载损耗最小值小于预设卸载损耗阈值的用户设备确定为卸载集合中的第一用户设备,并将所述HMEC系统中所述卸载损耗最小值不小于所述预设卸载损耗阈值的用户设备确定为第二用户设备;
第二确定模块,用于针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值;并根据所述卸载偏好值,确定与该第一用户设备匹配的目标服务器;其中,所述待匹配服务器为所述HMEC系统中服务器类型与该第一用户设备的待计算任务的任务类型匹配的服务器;所述卸载偏好值是根据所述待计算任务的数据量、卸载时的信道增益和传输功率,信道的噪声功率,以及所述待匹配服务器分配给所述待计算任务的计算资源和处理所述待计算任务所需的计算资源计算得到的;
第三确定模块,用于针对每一第一用户设备,根据将该第一用户设备的待计算任务通过每一信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器时的上行数据传输速率,确定该第一用户设备对应的目标信道;
第四确定模块,用于针对每一第一用户设备,确定将该第一用户设备的待计算任务通过对应的目标信道卸载至与该第一用户设备匹配的目标服务器,并针对每一第二用户设备,确定在本地对该第二用户设备的待计算任务进行处理,得到所述HMEC系统每一用户设备对待计算任务的第一卸载策略。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第二确定模块,具体用于针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,利用以下公式,计算将该第一用户设备的待计算任务卸载至每一待匹配服务器时的卸载偏好值:
其中,n为所述卸载集合中的第n个第一用户设备,m为所述HMEC系统中的第m个服务器,ρnm为第一用户设备n的待计算任务卸载至服务器m的卸载偏好值,φ和Ψ为预设权重因子,dn为第一用户设备n的待计算任务的数据量,函数log2为以2为底的对数函数,为信道集合,s为信道集合中的第s个信道,N0为信道的噪声功率,表示为N0=Wsn0,Ws为信道s的带宽,n0为噪声功率密度,为第一用户设备n的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备n通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,为第一用户设备集合,表示M和移除第一用户设备n,为第一用户设备j的待计算任务在信道s的传输功率,为第一用户设备j通过信道s将待计算任务卸载至服务器m时的信道增益,fnm为服务器m分配给第一用户设备n的待计算任务的计算资源,cn为处理第一用户设备n的待计算任务所需的计算资源。
10.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
第五确定模块,用于根据所述HMEC系统中每一用户设备的待卸载任务的第一卸载策略,确定所述HMEC系统的第一系统开销;
分配模块,用于基于所述第一系统开销进行资源分配;
所述装置还包括:
第二计算模块,用于针对所述卸载集合中的每一第一用户设备,计算对该第一用户设备的待计算任务进行卸载处理时的卸载计算开销,以及本地处理该第一用户设备的待计算任务时的本地计算开销间的差值,作为该第一用户设备的卸载损耗差值;
第六确定模块,用于从所述卸载集合中移除所述卸载损耗差值最大的第一用户设备,得到更新后的第二卸载策略,并根据所述第二卸载策略,确定所述HMEC系统的第二系统开销;
第七确定模块,用于若所述第二系统开销小于所述第一系统开销,则确定所述移除操作有效,并将所述第二系统开销作为所述第一系统开销,返回调用所述分配模块执行根据所述第一系统开销进行资源分配的步骤;
第八确定模块,用于若所述第二系统开销不小于所述第一系统开销,则确定所述移除操作无效。
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