CN115190034A - 基于边缘云计算的服务部署方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于边缘云计算的服务部署方法，该方法包括：从分级边缘云环境接收终端的服务配置元数据，分级边缘云环境包括多个边缘云计算平台；基于服务配置元数据确定针对终端的路由许可；基于服务配置元数据选择终端的可选应用服务；基于路由许可选择分级边缘云环境的多个空闲虚拟机来托管可选应用服务；计算总资源使用率；选择多个空闲虚拟机中的特定虚拟机来提供可选应用服务。本发明提出了一种基于边缘云计算的服务部署方法，使用终端的服务元数据配置来选择可用网络资源，从而满足与应用服务相关的性能值需求，在减少等待延迟的同时提高网络中的网络资源利用率。

Description

基于边缘云计算的服务部署方法
技术领域
本发明涉及云计算，特别涉及一种基于边缘云计算的服务部署方法。
背景技术
传统云计算架构的系统性能瓶颈在于网络带宽的有限性，传送海量数据以及云端处理数据都需要一定的时间，这会加大请求响应时间，用户体验差。随着物联网的发展，所有的电子设备都可以连接互联网，这些电子设备会后产生海量的数据。传统的云计算模型并不能及时有效的处理这些数据。而在边缘节点处理这些数据将会带来极小的响应时间、减轻网络负载、保证用户数据的私密性。因此云计算、软件定义网络都在探索向边缘节点中的各种终端和终端用户提供服务和应用。然而，边缘服务器的网络资源由于其有限的可用资源，存在的缺陷是无法满足服务和应用的性能值需求以及响应终端的需求而有效地管理网络资源的分配和利用。
发明内容
为解决上述现有技术所存在的问题，本发明提出了一种基于边缘云计算的服务部署方法，包括：
从分级边缘云环境中接收关联于终端的服务配置元数据，其中所述分级边缘云环境包括多个边缘云计算平台，所述多个边缘云计算平台基于不同的延迟以及与网络边缘的不同距离而分级；
响应于接收到所述服务配置元数据，基于所述服务配置元数据来确定针对所述终端的路由许可，其中所述路由许可表示所述终端被授权访问所述分级边缘云环境中的特定边缘云计算平台；
基于所述服务配置元数据，选择终端的可选应用服务；
基于所述路由许可，选择分级边缘云环境的多个空闲虚拟机来托管所述可选应用服务；
计算位于多个空闲虚拟机的可选应用服务的总资源使用率；
确定所述多个空闲虚拟机中是否存在满足可选应用服务的性能阈值的空闲虚拟机；
响应于确定存在满足可选应用服务的性能阈值的空闲虚拟机，选择多个空闲虚拟机中的特定虚拟机来提供可选应用服务；以及
由所述特定虚拟机提供可选应用服务。
优选地，所述计算步骤进一步包括：
基于所述服务配置元数据来计算与所述多个空闲虚拟机中的每一个虚拟机提供所述可选应用服务的总资源使用率。
优选地，其中所述多个空闲虚拟机中的所述特定虚拟机在所述多个空闲虚拟机中具有最小的总资源使用率。
优选地，所述确定所述多个空闲虚拟机中是否存在满足可选应用服务的性能阈值的空闲虚拟机，包括：
将所述性能阈值与所述多个空闲虚拟机中的每一个的性能值进行比较；
响应于比较结果来确定多个空闲虚拟机中满足性能阈值的空闲虚拟机。
优选地，其中所述性能阈值包括阈值等待延迟值，并且其中所述总资源使用率包括关联于所述终端位置的信息。
优选地，方法进一步包括：存储表示可为所述多个空闲虚拟机中的每一个提供的可选应用服务、每个可选应用服务的资源使用率以及每个可选应用服务的性能值的信息。
优选地，确定所述多个空闲虚拟机中是否存在满足可选应用服务的性能阈值的空闲虚拟机，进一步包括：
确定所述多个空闲虚拟机中是否存在满足每个边缘云计算平台的多个可用主机设备的性能阈值的空闲虚拟机。
优选地，所述接收关联于终端的服务配置元数据，进一步包括：
在所述终端和所述分级边缘云环境的接入网和核心网之间的连接过程中接收所述服务配置元数据，其中所述分级边缘云环境的网络设备位于所述多个边缘云计算平台之一。
本发明相比现有技术，具有以下优点：
本发明提出了一种基于边缘云计算的服务部署方法，使用终端的服务元数据配置来选择可用网络资源，从而满足与应用服务相关的性能值需求，在减少等待延迟的同时提高网络中的网络资源利用率。
附图说明
图1是根据本发明实施例的基于边缘云计算的服务部署方法的流程图。
具体实施方式
下文与图示本发明原理的附图一起提供对本发明一个或多个实施例的详细描述。结合这样的实施例描述本发明，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求书限定，并且本发明涵盖诸多替代、修改和等同物。在下文描述中阐述诸多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。出于示例的目的而提供这些细节，并且无这些具体细节中的一些或所有细节也可以根据权利要求书实现本发明。
本发明的一方面提供了一种基于边缘云计算的服务部署方法。图1是根据本发明实施例的基于边缘云计算的服务部署方法流程图。
本发明描述了基于分级边缘云平台和资源利用率的应用服务，所述应用服务在分级边缘云环境中实现，所述分级边缘云环境包括分级边缘云平台，每一级网络包括可配置为托管服务和应用的边缘服务器。例如，在分为三级边缘云环境中，第一级边缘云平台可在蜂窝设备和基站等边缘设备实现，第二级可在接入网和核心网之间的中间网络中实现，而第三级可在核心网中实现。根据另一实施方式，对于分级第一级边缘云平台，与网络边缘的距离或网络中的位置可以是不同的。例如，分级第一级边缘云平台可包括不同于边缘云平台的网络，例如互联网、分组数据网络。
本发明中的网络设备使用终端的服务元数据配置作为选择分级边缘云平台的可用网络或可用虚拟机的基础来向终端提供服务或应用。所述终端的服务元数据配置可包括终端的类型、终端被授权访问的应用服务的类型，以及终端的其他属性，以基于所述服务元数据配置来识别可用虚拟机。
所述网络设备计算与应用服务的提供相关联的各种资源特性。例如，所述资源特性包括与每个空闲虚拟机相关的资源利用率(例如可用虚拟机的网络资源相关的资源利用率)、与终端位置相关的资源利用率和其他资源利用率，例如缓存。
所述网络设备进一步用于确定可用虚拟机是否满足性能阈值。性能阈值可为等待延迟。性能阈值可包括与要提供的应用服务相关的多个性能值。
所述网络设备选择可用虚拟机来提供和托管应用服务，使得在满足性能阈值的同时最小化资源利用率。根据示例性实施方式，选择在满足性能阈值的同时产生最小资源使用率的可用虚拟机。
本发明的边缘云环境包括边缘云环境部署模块，用于实现提供分级边缘云平台和基于资源利用的应用服务的网络设备。边缘云环境部署模块可以作为独立的网络设备，或被实现为接入网中的接入设备或在边缘云平台中的计算设备。
第一级边缘云平台可与接入网的特定地理区域的接入设备集成，第二级边缘云平台可与回程网络的网络设备集成，第三级边缘云平台可与核心网的核心设备集成。鉴于以上架构，第一级边缘云平台可具有比第二级和第三级更低的等待延迟。另外，第二级边缘云平台可具有比第三级更低的等待延迟。
在终端、接入网和核心网执行连接过程中，多种类型的连接消息可在终端和网络之间交换。此时，核心设备可不经过接入网而将终端的服务配置元数据传输到边缘云环境部署模块。根据另一实施例，核心设备可通过接入网或第一级边缘云平台向边缘云环境部署模块发送服务配置元数据，或在连接完成之后向所述边缘云环境部署模块发送服务配置元数据。
对于所述服务配置元数据，其可包括表示终端的属性信息和订阅信息，例如表示终端的类型，包括是否为物联网设备、是否为移动设备。所述订阅信息可表示无线接入类型或等级，以及与服务质量相关的控制参数。
响应于边缘云环境部署模块接收到服务配置元数据，边缘云环境部署模块基于服务配置元数据确定终端可用的路由许可。例如，物联网设备可能不被允许访问边缘较远的边缘云平台。或用户设备可以被允许访问任何边缘云平台，例如包括第一级边缘云平台至第三级，并且由于订阅等级、用户设备使用的应用服务类型或服务配置元数据中包括的终端属性信息而具有访问第一级边缘云平台的优先级。因此，边缘云环境部署模块可基于服务配置元数据来确定终端可访问分级边缘云平台中的哪些网络。
边缘云环境部署模块还可基于服务配置元数据，来选择终端可以访问的可选应用服务。例如，服务配置元数据表示终端可以访问的多个应用服务。服务配置元数据可包括与所使用的应用或服务相关的历史信息。终端可以被限制为基于所述服务配置元数据中的订阅信息来访问应用或服务的集合。边缘云环境部署模块进一步基于可用主网络信息来选择空闲虚拟机，从而实现可用服务的托管。
所述边缘云环境部署模块进一步配置为计算空闲虚拟机的总资源利用率，并确定性能值需求是否满足阈值服务需求。例如，将存储在服务需求字段中的性能值参数值与阈值服务需求进行比较。阈值服务需求为管理配置的最小服务需求参数和可用服务的相关数值。
根据本发明的优选实施例，所述边缘云环境部署模块可以考虑空闲虚拟机的总资源利用率以及空闲虚拟机的性能值需求是否满足阈值服务需求。例如，边缘云环境部署模块基于以下公式得到多个空闲虚拟机：
Sj＝mini∈1…N{Ci}，并且Pi<PT，
其中Sj表示应用服务；N为应用服务的总数量；Ci表示空闲虚拟机的资源总使用率；Pi表示空闲虚拟机的性能值；PT表示性能阈值。
在选择空闲虚拟机来托管可用服务时，所述边缘云环境部署模块选择具有最小总资源利用率的空闲虚拟机。可选地，边缘云环境部署模块基于服务配置元数据中所存储的终端的订阅等级来选择总资源利用率非最小的空闲虚拟机。例如，与第二级边缘云平台的计算设备相比，第一级边缘云平台的计算设备具有更大的总资源利用率，但是边缘云环境部署模块选择第一级边缘云平台的计算设备，因为终端具有最高等级的无线接入服务。
例如，边缘云环境部署模块可向某一级边缘云平台发送服务提供消息。所述服务提供消息表示要提供的应用服务。边缘云平台接收服务提供消息，并且提供应用服务。根据示例性场景，边缘云平台可以提供服务器来托管应用服务或提供核心网功能。
所述边缘云环境部署模块可以使用网络主机信息来选择空闲虚拟机，计算托管可用服务的空闲虚拟机的总资源利用率，确定是否满足服务需求。例如，边缘云环境部署模块确定关于空闲虚拟机的性能值是否满足性能阈值。当确定不满足服务需求时，确定是否要选择可用于托管可选应用服务的另一空闲虚拟机。当确定需要选择另一空闲虚拟机时，选择空闲虚拟机之一来托管可用服务；而当确定不再选择另一空闲虚拟机时，确定是否选择另一可用服务。另外，边缘云环境部署模块基于终端的服务配置元数据或基于从终端接收的应用服务请求来确定是否应当分析另一可用服务。当确定满足服务需求时，可在空闲虚拟机配置可用服务。边缘云环境部署模块遍历每个空闲虚拟机，存储每个总资源利用率和与其相关联的服务需求，并选择最佳空闲虚拟机。
根据进一步实施例，边缘云环境部署模块提供由边缘云环境托管应用的一部分。例如，对于提供多个功能模块的应用，其中至少一个功能模块可由边缘云环境托管，其余的功能模块可以由边缘云环境外部的网络设备托管。被划分的应用可包括由边缘云环境托管的自主驾驶功能，而由外部网络设备托管其他功能，例如车辆诊断、导航等。边缘云环境还可基于不同于通信度量的标准来托管划分的目标应用的功能。因此，由边缘云环境所托管的应用功能模块，可需要更少的等待时间或更高的优先级、服务等级或吞吐量，而托管在边缘云环境之外的应用功能模块可能不需要相同程度的通信度量。
根据进一步实施例，边缘云环境部署模块还包括安全服务，用于认证位于边缘云环境外部的网络设备。边缘云环境部署模块获取划分应用的服务提供商的订阅信息，并向核心网提供订阅信息。另外，边缘云环境部署模块调用另一类型的网络设备相关的策略信息的创建。
响应于触发事件，边缘云环境部署模块验证边缘云环境的网络资源的可用性，用于托管划分应用的功能模块。当网络资源可用时，边缘云环境部署模块提供由边缘云环境提供的功能。例如，边缘云环境部署模块管理或边缘云环境和被托管的划分的应用的外部网络设备之间的通信。由边缘云环境托管的划分应用的功能可从外部网络设备推送或由边缘云环境拉取，并且由边缘云环境的分配的网络资源执行。边缘云环境部署模块根据订阅和策略信息提供边缘云环境中所托管的功能。最后，被划分的应用功能模块可以通过边缘云环境提供给终端用户。
因此，通过本发明的分级边缘云平台和基于资源利用的应用服务，可以提高网络中的网络资源利用率。例如，应用服务可以选择并提供具有最小网络资源使用以及满足与应用服务相关的性能值需求的应用服务。另外，使用终端的服务元数据配置来选择可用网络可允许应用服务以预测的方式提供应用服务并减少等待延迟。
本发明边缘云环境部署模块提高了网络资源利用率。例如，可以通过划分应用的功能改善边缘云环境中的网络资源分配和利用，同时仍然满足服务质量和各种通信度量，并防止在可能不需要某种配置的功能上托管的高成本的网络资源。
显然，本领域的技术人员应该理解，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算系统来实现，它们可以集中在单个的计算系统上，或分布在多个计算系统所组成的网络上，可选地，它们可以用计算系统可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储系统中由计算系统来执行。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种基于边缘云计算的服务部署方法，其特征在于，包括：
从分级边缘云环境中接收关联于终端的服务配置元数据，其中所述分级边缘云环境包括多个边缘云计算平台，所述多个边缘云计算平台基于不同的延迟以及与网络边缘的不同距离而分级；
响应于接收到所述服务配置元数据，基于所述服务配置元数据来确定针对所述终端的路由许可，其中所述路由许可表示所述终端被授权访问所述分级边缘云环境中的特定边缘云计算平台；
基于所述服务配置元数据，选择终端的可选应用服务；
基于所述路由许可，选择分级边缘云环境的多个空闲虚拟机来托管所述可选应用服务；
计算位于多个空闲虚拟机的可选应用服务的总资源使用率；
确定所述多个空闲虚拟机中是否存在满足可选应用服务的性能阈值的空闲虚拟机；
响应于确定存在满足可选应用服务的性能阈值的空闲虚拟机，选择多个空闲虚拟机中的特定虚拟机来提供可选应用服务；以及
由所述特定虚拟机提供可选应用服务。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算步骤进一步包括：
基于所述服务配置元数据来计算与所述多个空闲虚拟机中的每一个虚拟机提供所述可选应用服务的总资源使用率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个空闲虚拟机中的所述特定虚拟机在所述多个空闲虚拟机中具有最小的总资源使用率。
4.根据权利要求1所述的方法，所述确定所述多个空闲虚拟机中是否存在满足可选应用服务的性能阈值的空闲虚拟机，包括：
将所述性能阈值与所述多个空闲虚拟机中的每一个的性能值进行比较；
响应于比较结果来确定多个空闲虚拟机中满足性能阈值的空闲虚拟机。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述性能阈值包括阈值等待延迟值，并且其中所述总资源使用率包括关联于所述终端位置的信息。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
存储表示可为所述多个空闲虚拟机中的每一个提供的可选应用服务、每个可选应用服务的资源使用率以及每个可选应用服务的性能值的信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述多个空闲虚拟机中是否存在满足可选应用服务的性能阈值的空闲虚拟机，进一步包括：
确定所述多个空闲虚拟机中是否存在满足每个边缘云计算平台的多个可用主机设备的性能阈值的空闲虚拟机。
8.根据权利要求1所述的方法，所述接收关联于终端的服务配置元数据，进一步包括：
在所述终端和所述分级边缘云环境的接入网和核心网之间的连接过程中接收所述服务配置元数据，其中所述分级边缘云环境的网络设备位于所述多个边缘云计算平台之一。
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