CN116546018A - 边缘算力共享方法和边缘算力共享系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种边缘算力共享方法。为了为整栋楼内的用户提供公共算力服务，本发明的边缘算力共享方法包括：为楼宇构建算力资源池；为楼宇设置算力资源调度管理系统；在智能终端上安装客户端程序以完成用户注册，所述智能终端能够通过对应的家庭网关与所述算力服务接口通信；智能终端经由对应的家庭网关向算力服务接口发送算力调用请求，所述算力调用请求包括所述智能终端所需要的算力值，所述算力服务接口将所述算力调用请求转发至所述算力调度编排模块，所述算力调度编排模块根据算力资源池的可用算力情况为所述智能终端分配边缘算力服务节点，由所分配的边缘算力服务节点提供算力服务。本发明还涉及一种边缘算力共享系统。

Description

边缘算力共享方法和边缘算力共享系统

技术领域

本发明涉及一种边缘算力共享方法以及一种用于执行这种边缘算力共享方法的边缘算力共享系统。

背景技术

随着通信技术的不断发展，电子技术也得到了飞速的发展，电子产品的种类越来越多，为人们提供了科技发展带来的各种便利。笔记本电脑、台式电脑、智能手机、平板电脑、智能电视、智能摄像头等智能终端电子设备已经成为人们生活重要组成部分。

另一方面，光通讯、移动通讯技术也在不断发展。互联网网络的深化发展,移动通讯设备的普及以及智能设备的换代升级,种种科学技术极大的便利了人们的生活,给人们的生活、出行、娱乐带来了不一样的体验。

智能设备的广泛应用导致对算力资源的需求不断增加，当前多数应用场景都是基于设备算力的自给自足，也就是智能设备自身配备具有相当算力的芯片，无需借助其他算力资源即可自行完成相关计算所需算力。但是，随着应用体量的增加及所需处理数据量的爆发式增长，智能设备需要不断的升级才能满足对算力的需求增长，由此带来大量的设备换代升级成本以及旧设备的闲置。3G、4G、5G通讯大大加快了数据传输的效率，相应的导致终端设备硬件不断折旧淘汰并制造更高端的终端设备以适配最新的传输网络。智能终端软件不断更新的同时也对设备算力及存储空间提出了越来越高的要求。

通常情况下，只能将旧的设备进行淘汰或对设备中的模块(如计算机：CPU，显卡，内存)进行升级来提高设备算力，从而保证其正常使用。而这一类手段无疑会造成较大的经济成本投入。

目前已经有家庭算力网关方面的研究，通过在家庭网关上内置算力为家庭内部的终端设备提供算力支持，可以有效减少对终端应用设备的升级替换，满足家庭对算力资源需求的同时又无需花费很大成本。

家庭智能网关的应用可以较好的解决上述问题，其通过在家庭网关上内置算力资源为家庭内部的终端智能设备提供算力服务，可以较好解决智能终端算力不足的问题，降低家庭智能设备算力获取成本。但是这种方案存在以下问题：

1、存量家庭网关数量巨大，且大多数为老款网关，其功能较为单一，通常仅仅作为指令与数据的中转站，自身功能有限，不具备为家庭智能终端提供算力支持的能力；

2、具备算力服务的新型家庭智能网关虽然可以解决家庭内部算力共享问题，但是更换新型网关仍需一笔较大开支，且需要进行较为繁复的配置，对多数人来说并不友好；

3、大范围的家庭智能网关换代升级对运营商来说也是一笔巨大支出，投入产出比较低。

算力的低成本获取以及操作流程的便捷性是算力共享技术发展的最大障碍。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种边缘算力共享方法和一种边缘算力共享系统，借助其能够以楼宇为单位构建算力资源池，为整栋楼内的用户提供公共算力服务，而无需单独为每个家庭配置专有设备，从而可以大大提高算力资源共享度，有效降低算力使用成本，另外，老旧家庭网关无需进行升级也不用做任何改动。

根据本发明的边缘算力共享方法包括：

步骤S1：为楼宇构建算力资源池，所述算力资源池包括设置在楼宇内的至少一个边缘算力服务节点，

步骤S2：为所述楼宇设置算力资源调度管理系统，所述算力资源调度管理系统包括算力服务接口和算力调度编排模块，

步骤S3：在智能终端上安装客户端程序以完成用户注册，所述智能终端能够通过对应的家庭网关与所述算力服务接口通信，

步骤S4：智能终端经由对应的家庭网关向所述算力服务接口发送算力调用请求，所述算力调用请求包括所述智能终端所需要的算力值，所述算力服务接口将所述算力调用请求转发至所述算力调度编排模块，所述算力调度编排模块根据算力资源池的可用算力情况为所述智能终端分配边缘算力服务节点，由所分配的边缘算力服务节点提供算力服务。

本发明考虑以楼宇为单位，通过为每栋楼宇部署至少一个边缘算力服务节点而为整栋楼宇内的用户提供算力共享服务，也就是将边缘算力服务节点作为中心服务节点，家庭内的智能终端通过家庭网关连接到边缘算力服务节点并从中获取所需算力，即便是老式的家庭网关也可以轻松接入边缘算力服务节点，而无需进行网关设备升级。家庭网关只是作为连接通道，为家庭智能终端与楼宇算力资源池的边缘算力服务节点之间搭建起低成本的算力服务通道。整栋楼宇内的用户都可以轻松访问此楼宇的边缘算力服务节点，实现算力的一点建设、所有用户共享，无需挨家挨户地升级家庭设备，极大降低了整体的算力成本。

楼宇内的边缘算力服务节点的数量和算力可以根据楼宇内的用户数及算力资源利用率选择。每个边缘算力服务节点均配置有芯片、优选为具有较高算力的CPU/GPU独立显卡等芯片，辅以相当数量内存、存储磁盘，从而边缘算力服务节点具备对外提供算力服务的能力。算力资源调度管理系统优选设置在楼宇内，尤其对楼宇内的所有边缘算力服务节点的全部算力资源进行统一的调度管理。当然，其也可以只管理楼宇中的一部分边缘算力服务节点的算力资源。

在步骤S3中，用户可以采用智能终端扫描二维码等方式，在智能终端上安装客户端程序，通过楼宇内的家庭网关访问楼宇内的算力服务接口。用户注册后，算力服务接口可以为智能终端建立用户账号，并分配独立的存储空间、尤其是算力资源调度管理系统的独立的存储空间，将所述智能终端的信息及所在家庭网关的信息保存到此存储空间内。

根据本发明的一种设计方案，构建楼宇算力量化管理系统，用于将楼宇内的全部边缘算力服务节点的算力资源转化为可度量的算力。由此能够实现算力的量化管理，形成算力资源池，在楼宇内提供算力共享。所述楼宇算力量化管理系统可以执行以下量化计算：边缘算力服务节点的芯片的算力＝主频*核心数*单周期内的浮点计算值。例如某芯片(处理器)核心数为20个，主频为2.10GHz，其单周期内的浮点计算值为32，则该芯片的算力为：20*2.10*32＝1344GFLOPS，其中FLOPS意为每秒浮点计算次数。

根据本发明的一种设计方案，所述算力资源调度管理系统还包括算力资源监测模块，借助其监控、优选实时监控所述边缘算力服务节点的算力资源使用情况及计算任务，和/或对出现异常的计算任务进行任务卸载与重新分配。算力资源监测模块可以对算力资源池的所有边缘算力服务节点进行监控，从而例如可以提供各个边缘算力服务节点的可用算力情况、提供算力资源池的可用算力情况、和/或识别算力资源池的可用算力不足等情况。这样可以有效防止边缘算力服务节点的运行故障，并实现算力资源的合理分配。步骤S4中所述的算力资源池的可用算力情况可以由所述算力资源监测模块提供。

根据本发明的一种设计方案，在算力资源池的可用算力低于特定阈值时，所述算力服务接口拒绝新的算力调用请求。例如，算力资源调度管理系统的算力资源监测模块可以在识别到算力资源池的可用算力低于特定阈值时向算力服务接口发送信息，从而促使算力服务接口拒绝新的算力调用请求。这样可以提高算力资源调度管理系统的运行效率。

根据本发明的一种设计方案，所述算力调用请求包含身份信息，所述算力服务接口根据所述身份信息进行身份校验。算力服务接口可以接收智能终端(客户端)发起的用户注册(身份注册)以及算力调用请求，进行客户端身份校验，将通过身份校验的算力调用请求转发至算力调度编排模块。

根据本发明的一种设计方案，所述算力资源调度管理系统还包括算力结算模块，其根据智能终端使用的算力生成用户账单。由此能够实现算力的自动结算。

根据本发明的一种设计方案，算力资源调度管理系统设置独立的存储空间、尤其硬盘存储区，用来存储用户系统配置文件和私有数据。

根据本发明的一种设计方案，家庭网关内第一个安装客户端程序的智能终端被用作家庭主控端，其能够在客户端程序上以手动或自动方式对其他连接在同一家庭网关上的智能终端进行注册。注册过程完成后，算力服务接口可以为家庭主控端建立用户账号，并分配独立的存储空间、尤其是算力资源调度管理系统的独立的存储空间，将家庭主控端及其添加的其他智能终端的信息及所在家庭网关的信息保存到此存储空间内。通过这种方式，能够通过家庭主控端实现家庭内智能终端的简单注册，连接在同一家庭网关上的所有智能终端可以使用同一用户账号和存储空间，从而实现其统一的管理与结算。

根据本发明的一种设计方案，所需要的所述算力值由智能终端的客户端程序根据所需数据计算量折算得出。所需数据计算量例如与分辨率、像素等相关，折算得出的算力值可以用FLOPS表示。从而算力调度编排模块可以根据所述算力值为智能终端分配算力。

根据本发明的一种设计方案，算力服务以虚拟机或容器方式提供。例如，算力调度编排模块可以根据算力调用请求创建虚拟机或容器镜像，任务挂载后提供本次算力服务，并将计算结果经由家庭网关返回给智能终端。

根据本发明的一种设计方案，在步骤S4中，如果所述楼宇的算力资源池的可用算力低于所需要的算力值，则通过算力服务接口向另外的楼宇进行算力借用。由此，在楼宇之间、尤其是相邻的楼宇之间建立边缘算力服务节点的相互连接，当其中一个楼宇的边缘算力服务节点的算力资源紧张时，可以向另外的、尤其是相邻的楼宇进行借用。为此，尤其相邻的至少两个楼宇能够经由它们的算力服务接口相互通信。由此能够在楼宇之间相互借用算力资源，实现边缘算力协同，达到进一步削峰填谷的效果。

为了实现前述目的，本发明还提出一种边缘算力共享系统，所述边缘算力共享系统用于执行前文所述的边缘算力共享方法，所述边缘算力共享系统包括：楼宇的算力资源池，所述算力资源池包括设置在楼宇内的至少一个边缘算力服务节点；楼宇的算力资源调度管理系统，所述算力资源调度管理系统包括算力服务接口和算力调度编排模块；家庭网关和接入到所述家庭网关的智能终端，在所述智能终端上能够安装客户端程序以完成用户注册，所述智能终端能够通过对应的家庭网关与所述算力服务接口通信。

所述家庭网关可以不是智能家庭网关，优选不能提供算力。

显然，前文中针对边缘算力共享方法所阐述的设计方案也可以相应地用于边缘算力共享系统，针对边缘算力共享系统所阐述的设计方案也可以相应地用于边缘算力共享方法。

相应地，所述算力资源调度管理系统还可以包括算力资源监测模块，所述算力资源监测模块能够监控所述边缘算力服务节点的算力资源使用情况及计算任务，和/或对出现异常的计算任务进行任务卸载与重新分配。所述算力资源调度管理系统还可以包括算力结算模块，所述算力结算模块能够根据智能终端使用的算力生成用户账单。所述边缘算力共享系统还可以包括楼宇算力量化管理系统，所述楼宇算力量化管理系统能够将楼宇内的全部边缘算力服务节点的算力资源转化为可度量的算力。

所述边缘算力共享系统可以构建用于单个楼宇。在一种设计方案中，所述边缘算力共享系统的算力服务接口能够与另外的楼宇的算力服务接口通信，从而在楼宇之间建立边缘算力服务节点的相互连接，当其中一个楼宇的边缘算力服务节点的算力资源不足时，可以通过算力服务接口向另外的楼宇进行借用。

本发明提出的边缘算力共享方法和系统以楼宇为单位，每栋楼内部署至少一个边缘算力服务节点，形成算力资源池。家庭网关作为桥梁，把家庭内智能设备与边缘算力服务节点连接起来，实现整栋楼共享同一个算力资源池，大大降低了算力获取成本。通过本发明的边缘算力共享方法和系统，可以在不更换老旧家庭网关设备的前提下，实现楼宇边缘算力服务与家庭智能终端间的对接，家庭网关只是作为二者的连接通道，无需做任何改造，降低了边缘算力资源获取的难度，同时可以大大节约家庭算力成本投入，旧设备无需升级即可获取较高的算力体验。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1示出了本发明的边缘算力共享系统的一个实施例；

图2示出了本发明的边缘算力共享方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1示出了本发明的边缘算力共享系统的一个实施例的示意图。

图1中所示的边缘算力共享系统包括楼宇的算力资源池，所述算力资源池包括设置在楼宇内的至少一个边缘算力服务节点。在该实施例中，算力资源池示例性地包括两个边缘算力服务节点。

边缘算力共享系统还包括在所述楼宇内设置的算力资源调度管理系统，所述算力资源调度管理系统包括算力服务接口和算力调度编排模块。该算力资源调度管理系统优选对楼宇内的所有边缘算力服务节点的全部算力资源进行统一的管理。因此，在所示实施例中，算力资源调度管理系统能够分别与算力资源池的各个边缘算力服务节点通信。该算力资源调度管理系统优选用于统一处理来自楼宇内的所有家庭网关的算力调用请求。因此，在所示实施例中，算力资源调度管理系统能够分别与楼宇内的所有家庭网关通信。算力服务接口负责接收智能终端发起的用户注册以及算力调用请求，并优选负责进行客户端身份校验，以及优选将通过身份校验的算力调用请求转发至算力调度编排模块。算力调度编排模块在接收到算力调用请求之后，分配边缘算力服务节点例如以虚拟机或容器方式为智能终端提供本次算力服务。

在所示实施例中，算力资源调度管理系统还包括算力资源监测模块和算力结算模块。所述算力资源监测模块负责实时监控边缘算力服务节点上的全部算力资源使用情况及计算任务，对出现异常的计算任务进行任务卸载与重新分配，在算力资源不足时通过算力服务接口拒绝新的算力服务请求。所述算力结算模块用于根据智能终端使用的算力生成用户账单。

另外，边缘算力共享系统还包括楼宇内的家庭网关和接入到家庭网关的智能终端。可以在楼宇内设置至少一个、优选多个家庭网关，每个家庭网关上可以连接多个智能终端。在此，示例性地示出了边缘算力共享系统的两个设置在楼宇内的家庭网关，每个家庭网关上分别连接有两个智能终端。在智能终端上能够安装客户端程序以完成用户注册，智能终端能够通过对应的、即智能终端所连接的家庭网关访问算力服务接口。因此，算力资源池能够为所有接入楼宇内的家庭网关的智能终端、尤其完成用户注册的智能终端提供算力。

在图1所示的实施例中，边缘算力共享系统还包括楼宇算力量化管理系统，用于将楼宇内的全部边缘算力服务节点的算力资源转化为可度量的算力。所示楼宇算力量化管理系统设置在楼宇内并且独立于算力资源调度管理系统。然而，楼宇算力量化管理系统也可以集成在算力资源调度管理系统中。在此，楼宇算力量化管理系统与算力资源池、或者算力资源池的边缘算力服务节点相连，并且与算力资源调度管理系统相连，以收集算力资源信息、并在转化后提供用于进行算力分配。

图2示出了本发明的边缘算力共享方法的一个实施例的流程图。该边缘算力共享方法可以例如由图1所示的边缘算力共享系统执行。

这种边缘算力共享方法包括：

步骤S1：为楼宇构建算力资源池，所述算力资源池包括设置在楼宇内的至少一个边缘算力服务节点，

步骤S2：为所述楼宇设置算力资源调度管理系统，所述算力资源调度管理系统包括算力服务接口和算力调度编排模块，

步骤S3：在智能终端上安装客户端程序以完成用户注册，所述智能终端能够通过对应的家庭网关与所述算力服务接口通信，

步骤S4：智能终端经由对应的家庭网关向所述算力服务接口发送算力调用请求，所述算力调用请求包括所述智能终端所需要的算力值，所述算力服务接口将所述算力调用请求转发至所述算力调度编排模块，所述算力调度编排模块根据算力资源池的可用算力情况为所述智能终端分配边缘算力服务节点，由所分配的边缘算力服务节点提供算力服务。

在一种优选的方案中，在步骤S1中，可以视用户数及算力资源利用率，在楼宇内设置一个或多个边缘算力服务节点。每个边缘算力服务节点均配置具有较高算力的CPU/GPU独立显卡等芯片，辅以相当数量内存、存储磁盘，使其具备对外提供算力服务的能力。边缘算力服务节点可以作为中心服务节点为整栋楼宇的用户提供算力共享服务，由此可以解决智能终端算力不足的问题。

在一种优选的方案中，在步骤S4中，在收到算力调用请求之后，算力服务接口可以首先对智能终端身份进行校验并返回校验结果。如果身份校验未通过，则返回校验失败消息并关闭连接。如果身份校验通过，则将算力调用请求转发至算力调度编排模块。由此可以防止未经注册的人员未经允许地使用算力资源。

在一种优选的方案中，在步骤S4中，算力资源池的可用算力情况可以由算力资源调度管理系统的算力资源监测模块提供。算力资源池的可用算力情况可以在经由楼宇算力量化管理系统转化为可度量的算力之后，由算力资源监测模块获取并提供用于执行步骤S4。可度量的算力优选与所述算力值一样用FLOPS表示。

在步骤S4之后，计算结果可以经由家庭网关返回给智能终端。算力资源调度管理系统的算力结算模块可以根据智能终端算力使用情况进行结算，生成用户账单并返回给智能终端。

在一种优选的方案中，如果在步骤S4中算力资源池的可用算力情况显示楼宇的可用算力低于所需要的算力值，那么可以通过该楼宇的算力服务接口向另外的楼宇的算力服务接口转发所述算力调用请求，从而向另外的楼宇借用算力资源。

在不冲突的情况下，本公开各实施例及实施例中的各特征可相互组合。本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本公开的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。

Claims (17)

1.一种边缘算力共享方法，包括：

步骤S1：为楼宇构建算力资源池，所述算力资源池包括设置在楼宇内的至少一个边缘算力服务节点，

步骤S2：为所述楼宇设置算力资源调度管理系统，所述算力资源调度管理系统包括算力服务接口和算力调度编排模块，

步骤S3：在智能终端上安装客户端程序以完成用户注册，所述智能终端能够通过对应的家庭网关与所述算力服务接口通信，

步骤S4：智能终端经由对应的家庭网关向所述算力服务接口发送算力调用请求，所述算力调用请求包括所述智能终端所需要的算力值，所述算力服务接口将所述算力调用请求转发至所述算力调度编排模块，所述算力调度编排模块根据算力资源池的可用算力情况为所述智能终端分配边缘算力服务节点，由所分配的边缘算力服务节点提供算力服务。

2.根据权利要求1所述的边缘算力共享方法，其特征在于，构建楼宇算力量化管理系统，用于将楼宇内的全部边缘算力服务节点的算力资源转化为可度量的算力。

3.根据权利要求2所述的边缘算力共享方法，其特征在于，所述楼宇算力量化管理系统执行以下量化计算：边缘算力服务节点的芯片的算力＝主频*核心数*单周期内的浮点计算值。

4.根据权利要求1所述的边缘算力共享方法，其特征在于，所述算力资源调度管理系统还包括算力资源监测模块，借助所述算力资源监测模块监控所述边缘算力服务节点的算力资源使用情况及计算任务，和/或对出现异常的计算任务进行任务卸载与重新分配。

5.根据权利要求1所述的边缘算力共享方法，其特征在于，在算力资源池的可用算力低于特定阈值时，所述算力服务接口拒绝新的算力调用请求。

6.根据权利要求1所述的边缘算力共享方法，其特征在于，所述算力调用请求包含身份信息，所述算力服务接口根据所述身份信息进行身份校验。

7.根据权利要求1所述的边缘算力共享方法，其特征在于，所述算力资源调度管理系统还包括算力结算模块，其根据智能终端使用的算力生成用户账单。

8.根据权利要求1所述的边缘算力共享方法，其特征在于，算力资源调度管理系统设置独立的存储空间，用来存储用户系统配置文件和私有数据。

9.根据权利要求1所述的边缘算力共享方法，其特征在于，家庭网关内第一个安装客户端程序的智能终端被用作家庭主控端，其能够在客户端程序上以手动或自动方式对其他连接在同一家庭网关上的智能终端进行注册。

10.根据权利要求1所述的边缘算力共享方法，其特征在于，所需要的算力值由智能终端的客户端程序根据所需数据计算量折算得出。

11.根据权利要求1所述的边缘算力共享方法，其特征在于，算力服务以虚拟机或容器方式提供。

12.根据权利要求1所述的边缘算力共享方法，其特征在于，在步骤S4中，如果所述楼宇的算力资源池的可用算力低于所需要的算力值，则通过算力服务接口向另外的楼宇进行算力借用。

13.一种边缘算力共享系统，所述边缘算力共享系统用于执行根据前述权利要求中任一项所述的边缘算力共享方法，所述边缘算力共享系统包括：

楼宇的算力资源池，所述算力资源池包括设置在楼宇内的至少一个边缘算力服务节点，

楼宇的算力资源调度管理系统，所述算力资源调度管理系统包括算力服务接口和算力调度编排模块，

家庭网关和接入到所述家庭网关的智能终端，在所述智能终端上能够安装客户端程序以完成用户注册，用户注册后，所述智能终端能够通过对应的家庭网关与所述算力服务接口通信。

14.根据权利要求13所述的边缘算力共享系统，其特征在于，所述算力资源调度管理系统还包括算力资源监测模块，所述算力资源监测模块能够监控所述边缘算力服务节点的算力资源使用情况及计算任务，和/或对出现异常的计算任务进行任务卸载与重新分配。

15.根据权利要求13所述的边缘算力共享系统，其特征在于，所述算力资源调度管理系统还包括算力结算模块，所述算力结算模块能够根据智能终端使用的算力生成用户账单。

16.根据权利要求13所述的边缘算力共享系统，其特征在于，所述边缘算力共享系统还包括楼宇算力量化管理系统，所述楼宇算力量化管理系统能够将楼宇内的全部边缘算力服务节点的算力资源转化为可度量的算力。

17.根据权利要求13所述的边缘算力共享系统，其特征在于，所述边缘算力共享系统的算力服务接口能够与另外的楼宇的算力服务接口通信。