[发明专利]一种基于边缘计算的分布式跨域协同计算与服务系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于边缘计算的分布式跨域协同计算与服务系统及方法，包括跨域资源集成模块，知识管理及认知计算模块和分布式边缘服务器协同服务模块；跨域资源集成模块，对分散于各个边缘节点之中的大量异构数据源建立起一个公共的资源集成环境，对用户提供一个统一的数据建模方式与透明的访问视图；知识管理及认知计算模块将知识划分为云端的全局知识以及分布于边缘服务器的局部知识，对各个边缘服务器上的资源形成全局的管理；分布式边缘服务器协同服务模块可针对特定的服务，进行跨域的资源调度，通过云端与边缘服务器的协同机制，对服务进行支持。本发明可实现跨域数据的集成，实现更高效的协同服务。

技术领域

本发明涉及边缘计算技术领域，特别涉及一种协同云计算端与边缘计算端智能计算与服务管理系统及方法。

背景技术

随着物联网的快速发展和4G无线网络的普及，万物互联的时代正在到来。在现阶段的产业事件中，云服务器依旧是对物联网设备提供数据存储及运算能力支持的重要手段。由于线性增长的集中式云计算能力无法匹配急剧增长的海量边缘数据以及边缘设备与云中心数据传输带来的网络严重延迟，使得以云计算模型为核心的集中式大数据模型的关键技术已经不能高效处理边缘设备所产生的数据。

因此，以边缘计算模型为核心的面向网络边缘设备所产生海量数据计算的边缘式大数据处理应运而生。边缘计算中的“边缘”是个相对的概念，指从数据源到云计算中心数据路径之间的任意计算资源和网络资源。边缘计算的基本理念是将计算任务在接近数据源的计算资源上运行。边缘计算模型将原本属于云中心的计算工作部分分给了边缘设备进行执行，这样不仅提高了数据传输的性能，还降低了云中心的计算负载。然而，对于一种典型的“物联网-边缘计算-云计算”混合架构，目前尚未形成一种有效的协同机制。

发明内容

本发明解决的技术问题：鉴于现有技术只单独考虑云端与客户端的交互或者边缘服务器与客户端的交互，且只关注边缘服务器设备设计以及设备间通信方式的研究，本发明率先实现分布式的边缘服务器跨域协同计算服务系统及方法，具有跨域整合，按需实时响应的优点。

本发明的技术解决方案：一种基于边缘计算的分布式跨域协同计算与服务系统，包括：跨域资源集成模块，知识管理及认知计算模块和分布式边缘服务器协同服务模块；

所述跨域资源集成模块，对分散于各个边缘服务器之中的异构数据源建立起一个公共的资源集成环境，为用户提供一个统一的数据建模方式与透明的访问视图，以便在下层构建知识时提供数据的快速定位；

所述知识管理及认知计算模块，在对数据快速定位的基础上实现跨域数据的知识提取，并形成知识库，将知识划分为云端的全局知识以及分布于边缘服务器的局部知识，对各个边缘服务器上的资源形成全局的管理，最终将形成的知识传递到下层模块；

所述分布式边缘服务器协同服务模块，针对用户提出的计算服务请求，进行跨域的资源调度，通过云端与边缘服务器的协同机制，对分布于边缘服务器的局部知识进行组合，进而实现对用户计算请求的响应。

分布式边缘服务器协同服务通过把一个任务分解为多个子任务，并把这些子任务分配到多个资源上同时处理来满足任务的特定要求。这些任务之间的相互配合涉及到同步问题，即任务之间数据和结果的相互引用，需要给这些任务安排合理可行的顺序，同时也要保证资源的充分利用。

所述跨域资源集成模块基于形式化表达的分层弹性数据模型，该分层弹性数据模型包含物理层、语义层、逻辑层与感知层，其中：

物理层，将现实世界中实体对象看成节点，以节点及节点之间的关系为核心表述要素，采用点线拓扑、线线拓扑相结合的二元表达形式描述物理世界网络，构建网络的基本骨架；

语义层，用以描述作用于物理层的核心表述要素、限定时空对象参与时空行为范围的时空规则，参考点集拓扑学的表达方式，将时空规则进行粒度化处理，并采用集合形式表述，以支持时空规则的叠加和自效验；