[发明专利]一种节能高效的边缘计算任务卸载方法和系统

说明书

本发明公开了一种节能高效的边缘计算任务卸载方法，包括：获取用户任务数据信息，以及覆盖该用户的边缘服务器集合以及该边缘服务器集合中每台边缘服务器的处理速度；计算该边缘服务器集合中每台边缘服务器对用户的当前可用处理速度；针对该边缘服务器集合中的每台边缘服务器，计算其对用户的成本因子，并按成本因子从小到大对边缘服务器集合中的边缘服务器进行排序；根据排序后的边缘服务器序列，首先确定边界边缘服务器，对于排列在边界边缘服务器之前的所有边缘服务器，从第一台边缘服务器开始依次确定卸载至每台边缘服务器的任务量以及任务的频率选择因子。采用本方法确定的任务卸载策略，能够满足用户体验质量的同时使边缘服务器节省能耗。

技术领域

本发明涉及边缘计算技术领域，更具体地，涉及一种节能高效的边缘计算任务卸载方法和系统。

背景技术

随着社交网络、网络游戏、自动驾驶等对服务质量有很高要求的实时交互式服务或应用的出现，云计算常常因其数据中心地理位置较远而无法提供理想的服务。在此背景下，边缘计算(Edge Computing)技术应运而生，其将数据处理和计算放在更靠近用户的网络边缘设备上执行，与云计算相比减少了数据传输时间，使用户可以更快获得计算结果。然而，由于边缘服务器覆盖的物理区域很小需要密集部署，能源消耗成为一个不容忽视的问题。同时，对于用户而言，他们往往希望自己的计算任务能在尽可能短的时间内完成。有鉴于此，在利用边缘服务器分布式处理用户任务时，需要设计一种高效节能、且能够保证用户体验质量的任务卸载方法。

现有的边缘计算任务卸载方法主要包括最小化运营成本的卸载方法和最大化体验质量的卸载方法；对于最小化运营成本的卸载方法而言，其从运营商的角度考虑任务卸载问题，希望得到一种任务卸载策略使得边缘服务器的能耗最少，从而最小化运营商的运营成本；对于最大化体验质量的卸载方法而言，其从用户的角度考虑任务卸载问题，希望得到一种任务卸载策略使得用户任务的响应时间最短，从而最大化用户的体验质量。

然而，上述现有边缘计算任务卸载方法均存在一些不可忽略的缺陷：第一，对于最小化运营成本的卸载方法而言，其仅以最小化边缘服务器能源消耗为目标，将用户任务卸载至能源成本较低的边缘服务器上，不仅会加重成本较低的边缘服务器的负载，还会加长用户任务的响应时间；第二，对于最大化体验质量的卸载方法而言，其仅以用户任务的响应时间最短为目标，将用户任务卸载至与用户距离较近且计算能力较强的边缘服务器上，不仅会使地理位置偏远的边缘服务器得不到充分利用，而且过度使用计算能力强的边缘服务器会消耗大量能源；第三，在上述两种方法中，其边缘服务器均使用固定的CPU频率处理用户任务，在处理紧急任务时，可能会出现计算资源不足的现象，从而导致任务不能在规定时间内完成；而在处理对时间宽容的任务时，可能会出现计算资源浪费的现象，从而导致产生大量不必要的能耗。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种节能高效的边缘计算任务卸载方法和系统，其目的在于，通过制定出一种边缘计算任务卸载策略使边缘服务器负载均衡，并结合动态电压频率调整(Dynamic voltage and Frequency scaling，简称DVFS)技术动态缩放边缘服务器CPU的电源电压和时钟频率，解决现有卸载方法无法实现边缘服务器的能源消耗和用户任务的响应时间权衡优化的问题，同时本发明所制定的边缘计算任务卸载策略能够有效的减少边缘服务器的能源消耗，并同时保证用户体验质量。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种节能高效的边缘计算任务卸载方法，包括以下步骤：

(1)获取来自用户u的任务和任务数据信息，以及覆盖该用户u的边缘服务器集合以及该边缘服务器集合中每台边缘服务器的处理速度；

(2)计算步骤(1)得到的边缘服务器集合中每台边缘服务器对用户u的当前可用处理速度；