[发明专利]一种面向边缘计算环境的服务请求分配方法

说明书

本发明公开了一种面向边缘计算环境的服务请求分配方法，包括：(1)实时监测系统中各边缘设备的可用资源和服务请求执行情况；(2)收集系统中所有边缘设备收到的服务请求；(3)应用GASD算法为所有服务请求选择最优边缘服务器或云服务器；(4)对所有边缘服务器进行服务请求调度。与现有技术相比，本发明从服务请求的分配和调度两个角度出发，最大限度地对服务的响应时间进行优化；同时本发明采用启发式方法，在遗传算法中引入模拟退火方法的温度控制机制，可以在算法初始阶段减慢算法的收敛速度，有效避免陷入局部最优，在算法的终止阶段加快收敛速度，提高算法的效率。

技术领域

本发明属于软件优化技术领域，具体涉及一种面向边缘计算环境的服务请求分配方法。

背景技术

近年来，随着移动设备的普及和移动通讯技术的大力发展，移动设备的应用越来越广泛，功能日益强大，给我们的日常生活带来了诸多便利。然而，移动设备的资源有限，不能满足日益复杂、多变的用户需求；移动边缘计算技术的提出，使得移动设备可以将其复杂应用卸载到周围的边缘设备上执行。边缘设备是指网络边缘的基站、路由器、交换机等设备，边缘设备提供服务的方式一方面大大减小了移动服务的执行时间，扩展了移动设备的资源和计算能力；另一方面，相对于移动云计算来说，由于数据传输距离缩短，大大减小了数据传输所带来的时间、能耗开销和网络风险。

然而，移动边缘计算同时也面临许多挑战，与强大的云计算服务中心相比，边缘设备资源和计算能力相对有限，其部署的服务数量有限，因此只能提供有限种类的服务。另外，边缘计算系统中会出现部分边缘服务器过载而部分服务器空闲的情况，当边缘服务器过载时，会引起排队时间过长，在此情况下，服务响应时间甚至超过云服务的响应时间。因此，需要对边缘计算环境中的服务请求作出全局统一合理的分配，以优化边缘服务器的资源利用，缩短服务响应时间；云服务由于执行时间较短，在边缘服务器过载或执行时间过长的情况下，也会成为服务请求的可选方案。

为了解决上述服务请求的分配问题，降低服务的响应时间，需要从服务请求的分配和服务请求的调度两个方面同时进行优化。服务请求的分配要求综合考虑系统中各边缘服务器的资源情况、部署的服务种类、服务请求执行情况、各边缘服务器之间及其与云服务器之间的连接情况以及服务请求相关数据传输等因素，将所有服务请求进行全局合理的分配，均衡各个边缘服务器的负载，以达到优化服务请求总体响应时间的目的。服务请求的调度是指在边缘服务器内部，根据各服务请求的资源需求和执行时长，对所有的服务请求进行调度，调整服务请求的执行顺序，充分利用边缘服务器资源，最终达到最小化总体响应时间的目的。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种面向边缘计算环境的服务请求分配方法，能够解决边缘计算环境中的服务请求分配和服务调度等问题。

一种面向边缘计算环境的服务请求分配方法，包括如下步骤：

(1)实时监测系统中各边缘服务器的可用资源信息和服务请求执行信息；

(2)收集当前系统中所有边缘服务器新收到的服务请求；

(3)应用GASD(Combined Genetic Algorithm and Simulated AnnealingAlgorithm for Service Request Dispatching)算法为收集到的所有服务请求选择分配最优的执行设备，所述执行设备为边缘服务器或云服务器；

(4)对所有服务请求分配到的执行设备进行服务请求调度。

进一步地，所述步骤(1)中的可用资源信息包括边缘服务器关于CPU、内存、带宽的剩余可用数量，服务请求执行信息包括边缘服务器上已执行的各个服务请求的开始执行时间、结束执行时间以及所占用的资源情况。

进一步地，所述步骤(2)中的服务请求包含对应服务执行所需要的资源及其数量、执行占用时长、接收该请求的边缘服务器备编号、可执行该请求的服务器集合以及输入和输出数据量。