[发明专利]一种基于工业互联网的边缘计算任务卸载优化方法

说明书

本发明公开了一种基于工业互联网的边缘计算任务卸载优化方法，属于工业互联网边缘计算技术领域。本发明包括如下步骤：步骤一、建立一个具有三层计算节点的集成架构；步骤二、构建任务卸载时工业设备能耗模型和云计算成本模型；步骤三、通过改进的多目标布谷鸟搜索算法对所述的模型进行求解；步骤四、根据所求得的最优解制定任务卸载策略。本发明首先通过构建终端设备能耗和云服务器计算成本的目标函数，在满足任务完成时间的约束下，用改进的布谷鸟搜索算法实现任务卸载，使得寻找最优解的效率得到了提高，同时也提高了算法的收敛速度。

技术领域

本发明属于工业互联网边缘计算技术领域，更具体地说，涉及一种基于工业互联网的边缘计算任务卸载优化方法；本发明是一种能够最小化工业设备能耗和云计算成本的任务卸载优化方法。

背景技术

边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘，融合网络、计算和存储等核心能力的开放平台，满足快速交互响应的需求，提供普遍且灵活的计算服务。边缘计算中的任务卸载是将设备终端的计算任务卸载到网络边缘的边缘计算环境中，从而解决终端设备在计算资源、存储空间以及能效等方面存在的问题。

随着工业互联网技术的快速发展，越来越多的应用程序运行在终端设备上，设备产生的数据也越来越多，任务卸载变得越来越复杂，工业应用面临着很多挑战。传统的端-云计算模式或者端-边计算模式已经无法满足工业应用在低成本、低能耗、低时延等方面的需求。复杂多元的需求要求云边端三层资源相互合作，共同提供更好的服务。因此，如何在满足任务时延的同时最小化工业设备的能耗和降低云计算成本是需要解决的关键问题。延长工业设备的使用寿命和降低使用云平台的计算成本能让工厂有更长远的发展。

直观的说，为了降低终端设备的能耗和云计算成本，将任务卸载到边缘服务器就可以满足。但是因为边缘服务器资源相对有限，可能无法满足任务的计划完成时间和存储需求，其次将任务卸载到边缘服务器时，任务的传输能耗可能大于运行能耗，这样会增加总能耗，最后由于终端设备自身的计算资源和存储资源有限，在本地运行任务会产生更多的运行能耗，同时会进一步增加任务的延迟。

经检索，中国专利号CN 112306696 A，发明创造名称为：一种节能高效的边缘计算任务卸载方法和系统；该申请案包括：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。采用该申请案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。但该申请案解决问题的思路相当于为每台边缘服务器安排一个工作任务表，与本发明的解决问题思路完全不同。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

鉴于现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于工业互联网的边缘计算任务卸载优化方法；本发明首先通过构建终端设备能耗和云服务器计算成本的目标函数，在满足任务完成时间的约束下，用改进的布谷鸟搜索算法实现任务卸载。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种基于工业互联网的边缘计算任务卸载优化方法，包括如下步骤：

步骤一、建立一个具有三层计算节点的集成架构；

步骤二、构建任务卸载时工业设备能耗模型和云计算成本模型；

步骤三、通过改进的多目标布谷鸟搜索算法对所述的模型进行求解；

步骤四、根据所求得的最优解制定任务卸载策略。