[发明专利]一种去中心化的移动边缘计算资源发现和选择方法及系统

说明书

一种去中心化的移动边缘计算资源发现和选择方法及系统。用于解决服务提供者如何服务质量最优地选择移动边缘计算节点部署物联网设备所请求的服务，以及如何发现相邻移动边缘计算节点中已有服务以避免重复部署，节省边缘资源。通过一个三层分层移动边缘计算网络拓扑，根据地理位置将移动边缘计算节点放入多个集群/组，每个集群都由区域云控制，相对采用中心化控制器来说减少计算开销。基于内容中心网络，通过扩展内容中心网络表，引入统一协议，实现服务自主发现和自主部署。通过一个数学模型来综合考虑传输延迟、节点性能等计算服务质量，进行服务发现和部署决策，使被请求服务实例所在节点对于请求服务的物联网设备来说服务质量最优。

技术领域

本发明涉及计算机科学领域的移动边缘计算领域，特别是涉及基于内容中心网络的服务发现和部署领域。

背景技术

移动边缘计算用于从云计算服务器中转移服务至移动边缘计算节点，以便将这些服务提供给移动边缘计算节点附近的移动物联网设备。然而，即使移动边缘计算有距离优势，我们也面临诸多技术挑战，例如服务提供者如何选择目标移动边缘计算节点，以使得部署所请求的服务时，服务质量最优；以及如何发现相邻移动边缘计算节点中的现有服务以节省边缘计算资源。

传统TCP/IP体系网络因为缺乏广播和转发机制，因而难以构建有效的服务发现决策机制。近年来提出的内容中心网络与传统TCP/IP体系网络不同。传统TCP/IP体系网络中，节点请求与被请求的对象是以IP地址为唯一标识的网络中的其它节点。而内容中心网络中，节点请求与被请求的对象是由内容名称为唯一标识的请求内容本身。若节点需求某一内容名称，便会借助内容中心网络的广播机制将自己对该内容名称的需求广播至附近节点，若某一节点拥有该内容，便会通过广播路径回复相应的内容至需求该内容的节点，否则会继续转发该内容需求。可以看出，内容中心网络的机制适合用于节点发现邻近节点上自己需求的内容，因而适合构建服务发现机制。但原始的内容中心网络未考虑移动边缘网络环境，需要一定扩展以引入服务发现和部署协议。

发明内容

1)采用三层分层移动边缘计算网络拓扑，根据地理位置将移动边缘计算节点放入多个集群/组，每个集群都由区域云控制，相对采用中心化控制器而言减少计算开销和总体传输延迟。

2)提出一种移动边缘计算节点架构，包括聚合器、边缘计算服务池、基于Docker的服务控制器和服务信息数据库。

3)采用内容中心网络体系，克服传统TCP/IP网络体系进行服务发现不便的问题。

4)通过引入扩展的内容中心网络表来克服传统的内容中心网络不能用于边缘计算环境的问题。基于扩展后的内容中心网络，我们提出了扩展的基于内容中心网络的服务部署和服务发现协议，以帮助移动边缘计算节点自主部署所请求的服务并自主发现所请求的邻近移动边缘计算节点的服务。

5)通过发现在相邻移动边缘计算节点上运行的相同服务来避免重复部署，优化移动边缘计算资源利用。

6)提出服务质量计算数学模型和服务发现和部署决策方法，综合考虑通信延迟、移动边缘计算节点性能、已部署的服务实例的性能占用等因素。并由此提出服务质量最大的资源选择决策，即如何选择任一服务的最佳节点用于部署或者最佳已部署节点用于提供服务，以保证服务质量最优。

附图说明

图1三层分层移动边缘计算网络拓扑

图2移动边缘计算节点架构

图3节点中的逻辑过程

图4移动边缘计算节点、区域云和核心云中的发现和部署决策

图5服务初始化阶段

图6同一区域内的服务

图7邻近区域的服务

图8邻近区域不满足服务质量要求的服务