本發(fā)明屬于電子信息領(lǐng)域，具體涉及一種云邊融合下基于用戶重傳機(jī)制的被阻塞任務(wù)卸載的計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

1、邊緣計(jì)算和云計(jì)算系統(tǒng)均能為物聯(lián)網(wǎng)等設(shè)備用戶提供計(jì)算服務(wù)。邊緣計(jì)算系統(tǒng)通常部署在距離用戶較近的區(qū)域，可以為用戶提供低時(shí)延的服務(wù)；但是，其規(guī)模相對(duì)較小，導(dǎo)致計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源有限。云計(jì)算系統(tǒng)通常部署在距離用戶較遠(yuǎn)的區(qū)域，盡管與用戶的通信時(shí)延較高，但是其計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源充足。隨著用戶計(jì)算需求的增加，融合邊緣計(jì)算和云計(jì)算系統(tǒng)，為更多用戶提供計(jì)算服務(wù)。

2、云邊融合計(jì)算系統(tǒng)通過充足的計(jì)算資源為用戶提供可靠的計(jì)算服務(wù)。為了進(jìn)一步提高服務(wù)質(zhì)量，系統(tǒng)需要相應(yīng)的任務(wù)卸載算法優(yōu)化邊與云之間的資源統(tǒng)籌分配和任務(wù)調(diào)度管理。當(dāng)前的任務(wù)卸載方法通常依賴于對(duì)云和邊實(shí)時(shí)計(jì)算資源的信息獲取，并且沒有同時(shí)考慮任務(wù)到達(dá)和任務(wù)處理時(shí)間的隨機(jī)性。因此，無法有效充分利用邊緣計(jì)算低時(shí)延的優(yōu)勢(shì)。

3、用戶重傳機(jī)制可以有效地利用邊緣計(jì)算低時(shí)延的優(yōu)勢(shì)。典型的用戶重傳機(jī)制為：任務(wù)未完成時(shí)，用戶間隔固定時(shí)間重新發(fā)送任務(wù)；或當(dāng)任務(wù)被邊緣計(jì)算系統(tǒng)阻塞時(shí)立即重新發(fā)送任務(wù)。然而，前者間隔的時(shí)間較大，降低了邊緣計(jì)算低時(shí)延的優(yōu)勢(shì)，從而與發(fā)送任務(wù)至云計(jì)算系統(tǒng)區(qū)別較??；后者間隔的時(shí)間較短，當(dāng)任務(wù)較多時(shí)，會(huì)使大量重傳任務(wù)到達(dá)邊緣計(jì)算系統(tǒng)，超出系統(tǒng)的計(jì)算承載能力，從而降低邊緣計(jì)算系統(tǒng)的任務(wù)計(jì)算效率。因此，何時(shí)采用用戶重傳機(jī)制、如何控制重傳成本和如何有效地調(diào)整任務(wù)重傳的比例，是提高云邊融合計(jì)算系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種云邊融合下基于用戶重傳機(jī)制的被阻塞任務(wù)卸載的計(jì)算方法，應(yīng)用于云邊融合計(jì)算系統(tǒng)，通過調(diào)整任務(wù)重傳概率，利用用戶重傳機(jī)制對(duì)每一個(gè)被阻塞任務(wù)在邊與云，以及用戶之間進(jìn)行調(diào)度，從而充分利用邊緣計(jì)算的計(jì)算資源和低時(shí)延優(yōu)勢(shì)。

2、本發(fā)明所述的一種云邊融合下基于用戶重傳機(jī)制的被阻塞任務(wù)卸載的計(jì)算方法，包括以下步驟：

3、步驟1、基于邊緣計(jì)算系統(tǒng)任務(wù)處理能力的承載范圍，計(jì)算云邊融合系統(tǒng)中初始任務(wù)到達(dá)率的上限；

4、步驟2、將初始任務(wù)到達(dá)率與步驟1得到的初始任務(wù)達(dá)到率的上限進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果分別計(jì)算相應(yīng)情況下不同任務(wù)重傳參數(shù)取值所對(duì)應(yīng)的任務(wù)阻塞概率，從而得到云邊融合系統(tǒng)的最大重傳時(shí)間成本；

5、步驟3、將被阻塞任務(wù)平均重傳時(shí)間成本和所述最大重傳時(shí)間成本進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果計(jì)算相應(yīng)情況下重傳參數(shù)的最優(yōu)值，使得平均任務(wù)完成時(shí)間最小；

6、步驟4、采用所述重傳參數(shù)的最優(yōu)值對(duì)被邊緣計(jì)算系統(tǒng)阻塞的任務(wù)在云計(jì)算系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行任務(wù)卸載。

7、進(jìn)一步地，步驟1中，云邊融合系統(tǒng)中的任務(wù)包括初始任務(wù)、被阻塞任務(wù)和重傳任務(wù)，其中，初始任務(wù)指該任務(wù)首次被用戶發(fā)送到邊緣計(jì)算系統(tǒng)，被阻塞任務(wù)指被邊緣計(jì)算拒絕服務(wù)的任務(wù)，重傳任務(wù)指該任務(wù)再次或多次被用戶發(fā)送到邊緣計(jì)算系統(tǒng)；重傳時(shí)間成本指任務(wù)從被邊緣計(jì)算系統(tǒng)阻塞到再次發(fā)送至邊緣計(jì)算系統(tǒng)的時(shí)間；

8、邊緣計(jì)算系統(tǒng)任務(wù)處理能力的承載范圍指總?cè)蝿?wù)到達(dá)率小于或等于邊緣計(jì)算系統(tǒng)中所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)的總計(jì)算速度；總?cè)蝿?wù)包括初始任務(wù)和重傳任務(wù)；

9、初始任務(wù)到達(dá)率的上限的計(jì)算公式為：

10、，

11、其中，為最大任務(wù)阻塞概率，定義為當(dāng)總?cè)蝿?wù)到達(dá)率時(shí)，任意任務(wù)到達(dá)邊緣計(jì)算系統(tǒng)時(shí)系統(tǒng)無法提供計(jì)算服務(wù)的概率；為邊緣計(jì)算處理任務(wù)時(shí)間；為邊緣計(jì)算系統(tǒng)中計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)量。

12、進(jìn)一步地，步驟2具體為：

13、統(tǒng)計(jì)固定時(shí)間內(nèi)到達(dá)邊緣計(jì)算系統(tǒng)的初始任務(wù)數(shù)量，則初始任務(wù)到達(dá)率；

14、如果，則分別計(jì)算任務(wù)重傳參數(shù)和時(shí)，邊緣計(jì)算系統(tǒng)的任務(wù)阻塞概率和：

15、，

16、，

17、其中，σ是求和符號(hào)，計(jì)算其后公式中變量取0到之間所有整數(shù)值的和；從0開始逐漸增大被阻塞任務(wù)平均重傳時(shí)間成本的取值，并計(jì)算兩種重傳參數(shù)條件下的平均任務(wù)處理時(shí)間，當(dāng)兩種重傳參數(shù)條件下的平均任務(wù)處理時(shí)間相等時(shí)，此時(shí)取值即為系統(tǒng)的最大重傳時(shí)間成本；

18、如果，則分別計(jì)算任務(wù)重傳參數(shù)和時(shí)，對(duì)應(yīng)的邊緣計(jì)算系統(tǒng)的任務(wù)阻塞概率為和，所述計(jì)算公式為：

19、，

20、其中，是滿足的條件下，任務(wù)重傳參數(shù)的最大值；從0開始逐漸增大被阻塞任務(wù)平均重傳時(shí)間成本的取值，并計(jì)算兩種重傳參數(shù)條件下的平均任務(wù)處理時(shí)間，當(dāng)兩種重傳參數(shù)條件下的平均任務(wù)處理時(shí)間相等時(shí)，取值即為系統(tǒng)的最大重傳時(shí)間成本。

21、進(jìn)一步地，步驟3具體為：

22、如果且，則任務(wù)重傳參數(shù)的最優(yōu)值為；

23、如果且，則任務(wù)重傳參數(shù)的最優(yōu)值為；

24、如果且，則任務(wù)重傳參數(shù)的最優(yōu)值為；

25、如果且，則任務(wù)重傳參數(shù)的最優(yōu)值為。

26、進(jìn)一步地，步驟4中，當(dāng)任意任務(wù)被邊緣計(jì)算系統(tǒng)阻塞后，系統(tǒng)會(huì)以的概率通知用戶重新傳送該任務(wù)至邊緣計(jì)算系統(tǒng)；否則，邊緣計(jì)算系統(tǒng)會(huì)以的概率將該任務(wù)卸載到云計(jì)算系統(tǒng)，由云計(jì)算系統(tǒng)處理任務(wù)。

27、本發(fā)明所述的有益效果為：本發(fā)明所述方法對(duì)利用用戶重傳機(jī)制對(duì)云邊融合計(jì)算系統(tǒng)中的被阻塞任務(wù)進(jìn)行任務(wù)卸載；通過計(jì)算初始任務(wù)到達(dá)率的上限決定用戶重傳機(jī)制的適用范圍，避免對(duì)邊緣計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算穩(wěn)定性造成負(fù)面影響；通過計(jì)算云邊融合系統(tǒng)的最大重傳時(shí)間成本，有效控制用戶重傳機(jī)制的使用成本；利用重傳參數(shù)調(diào)整被阻塞的任務(wù)重傳比例，充分發(fā)揮了邊緣計(jì)算低時(shí)延的優(yōu)勢(shì)，提高了任務(wù)的計(jì)算速度。

技術(shù)特征：

1.一種云邊融合下基于用戶重傳機(jī)制的被阻塞任務(wù)卸載的計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種云邊融合下基于用戶重傳機(jī)制的被阻塞任務(wù)卸載的計(jì)算方法，其特征在于，步驟1中，云邊融合系統(tǒng)中的任務(wù)包括初始任務(wù)、被阻塞任務(wù)和重傳任務(wù)，其中，初始任務(wù)指該任務(wù)首次被用戶發(fā)送到邊緣計(jì)算系統(tǒng)，被阻塞任務(wù)指被邊緣計(jì)算拒絕服務(wù)的任務(wù)，重傳任務(wù)指該任務(wù)再次或多次被用戶發(fā)送到邊緣計(jì)算系統(tǒng)；重傳時(shí)間成本指任務(wù)從被邊緣計(jì)算系統(tǒng)阻塞到再次發(fā)送至邊緣計(jì)算系統(tǒng)的時(shí)間；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種云邊融合下基于用戶重傳機(jī)制的被阻塞任務(wù)卸載的計(jì)算方法，其特征在于，步驟2具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種云邊融合下基于用戶重傳機(jī)制的被阻塞任務(wù)卸載的計(jì)算方法，其特征在于，步驟3具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種云邊融合下基于用戶重傳機(jī)制的被阻塞任務(wù)卸載的計(jì)算方法，其特征在于，步驟4中，當(dāng)任意任務(wù)被邊緣計(jì)算系統(tǒng)阻塞后，系統(tǒng)會(huì)以的概率通知用戶重新傳送該任務(wù)至邊緣計(jì)算系統(tǒng)；否則，邊緣計(jì)算系統(tǒng)會(huì)以的概率將該任務(wù)卸載到云計(jì)算系統(tǒng)，由云計(jì)算系統(tǒng)處理任務(wù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電子信息領(lǐng)域，公開了一種云邊融合下基于用戶重傳機(jī)制的被阻塞任務(wù)卸載的計(jì)算方法，首先統(tǒng)計(jì)云邊融合系統(tǒng)中與傳輸、處理和任務(wù)到達(dá)等時(shí)間相關(guān)初始參數(shù)，并計(jì)算與任務(wù)處理和傳輸相關(guān)的參數(shù)，計(jì)算邊緣計(jì)算系統(tǒng)中的最大初始任務(wù)阻塞概率，并進(jìn)一步計(jì)算最大初始任務(wù)到達(dá)率；然后，與初始任務(wù)到達(dá)率進(jìn)行比較，計(jì)算相應(yīng)情況下系統(tǒng)的最大重傳時(shí)間成本；最后，與實(shí)際重傳時(shí)間成本比較，計(jì)算相應(yīng)情況下重傳參數(shù)的最優(yōu)值，從而對(duì)被邊緣計(jì)算系統(tǒng)阻塞的任務(wù)在云計(jì)算系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行任務(wù)卸載。本發(fā)明通過方法利用用戶重傳機(jī)制對(duì)每一個(gè)被阻塞任務(wù)在邊與云和用戶之間進(jìn)行任務(wù)卸載，從而充分利用邊緣計(jì)算系統(tǒng)低時(shí)延的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)研發(fā)人員：彭沛,徐天衡,杜渂,芮赟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京郵電大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28