[发明专利]多数据中心间多类型任务迁移方法

说明书

本发明公开的一种多数据中心间多类型任务迁移方法，旨为一种能够有效地减少时延并提高卫星地面系统性能的任务迁移方法。本发明通过下述技术方案实现：每一个数据中心处理来自地面站接收的卫星数据，根据迁移原则确定迁移模型，利用排队论分别构建计算模型与传输模型；根据数据中心优化目标定义博弈模型，引入正则化技术，通过迭代算法获得唯一的纳什均衡点；选择任意一个策略集，设置迭代计数器t和正则化中心，初始化相关变量，定义迁移收敛因子，判断是否满足提出算法的迭代终止条件，计算最佳策略集，判断是否达到纳什均衡，如果是则对正则化中心进行更新，更新迭代计数器值，输出所有数据中心最佳迁移决策集合。

技术领域

本发明主要涉及任务迁移领域(Task Offloading)下的多目标、多数据中心任务迁移 技术，尤其涉及多类型任务迁移的时延优化方法。

背景技术

现有的任务迁移策略中，有的是面向能耗的单目标决策方法，有的是面向响应时间和 能耗的多目标决策方法，有的是以整个移动终端应用作为迁移对象，有的是将整个移动终端 应用划分为多个具有链式依赖关系的子任务作为最小迁移单位。但是这些迁移策略都是在计 算服务地点已经确定，即迁移目的地已经确定的前提下进行迁移决策，但是实际应用场景中， 可能存在多个可供选择的远程计算实体；而且以上迁移策略中，未考虑到移动终端应用内部 关系较为复杂的情况，即子任务间具有多依赖关系，一个子任务的输入源来自于多个前置子 任务的输出结果的情况。现有云资源管理平台存在着瞬时资源利用率峰值易引发迁移、动态 负载效果不佳。随着现代信息化的发展，人们对信息数据的依赖程度越来越高，而卫星信息 数据又扮演着重要的角色。发射到太空轨道中的卫星通过其自身配备的各类传感器收集地面、 海洋和其它相关目标信息数据，进而通过无线电波再将这些信息数据下传至地面站接收站， 地面系统再通过数据中心对信息数据进行处理加工，完成用户的计算任务。传统的卫星地面 系统是单中心模式，即所有地面站的数据汇集到一个数据中心进行处理。这样造成数据处理 的速度慢，对数据中心的处理能力要求高。随着未来在轨卫星的种类和数量大量增加时，这 种模式将难以为继。如今，我国航天事业快速发展,对地观测卫星数量增多且使用寿命延长, 其与地面站通信的需求不断增长且种类繁多。采用多中心分布式处理的方式可以有效减轻单 中心的负载压力，实现卫星地面站系统设备的统一调度和优化利用，降低任务处理时延，提 升系统性能，对提高完成航天测控任务质量和地面站设备使用效率都具有重要意义。

卫星及其应用系统任务调度问题是空间资源管理的重要内容之一。卫星数传需求及数 传任务是卫星数传调度问题的基础，是调度的基本对象。对卫星数传需求分配地面资源及数 传时间的过程就是对卫星数传需求进行调度的过程。当地面资源有限或者大量卫星数传需求 之间存在冲突导致无法完全满足所有卫星数传需求时，地面资源及数传时间的分配就成为一 个非常复杂的问题，这就是卫星数传调度问题。具体而言，卫星数传调度问题指的是为了最 大限度满足用户对卫星侦察信息的需要，根据用户提出的卫星数传需求，在一定的约束和假 设条件下，利用某种调度规则或调度算法为卫星实施数传分配地面资源及数传时间。目前该 领域已有较多的公开文献。有一些工作基于单任务研究卫星地面站任务规划及资源调度，其 中不乏包括混合蚁群算法、模拟退火算法和贪婪算法的调度方案，该类方案的优点首先是易 于实现，但也存在难以处理相对复杂的约束条件的问题，从而难以解决真实的数据中心负载 优化问题，然后是只针对单类型任务，无法体现计算任务和卫星数据的多样性，与实际有所 偏差，这就造成了模型过于简单。另有一篇公开文献关注卫星下传数据优先级变化特性，并 基于遗传算法提出了多地面站数传规划方案，该发明虽然解决了数据传输规划问题，但是面 对非凸问题，其方案无法提供一个最优的方法，并且没有从根本上解决高负载中心的过载问 题，无法实现负载均衡。