[发明专利]一种基于区块链的边缘计算节点动态选举方法

权利要求书

1.一种基于区块链的边缘计算节点动态选举方法，其特征在于，该方法中对边缘节点评分的智能合约由边缘计算节点使用方根据不同工作负载选型设计并经区块链审核后发布至链上；每隔一段时间，智能合约被触发后，原有节点与现有节点共同动态选举出合适的区域管理节点；动态调整区域管理节点数量；负载均衡的使用区域管理节点；该方法具体包括如下步骤：

(1)边缘计算节点使用方根据不同工作负载选型设计动态选举智能合约并经区块链审核后发布至链上；

(2)边缘计算节点向区块链相应智能合约地址发送注册请求，若此边缘节点被判定为超级节点且区域管理节点队列未满，则直接加入区域管理节点队列；超级节点的含义为符合智能合约选型需求的边缘节点；

(3)智能合约会维护一个区域管理节点候选优先级队列，与边缘节点发送心跳时携带的节点性能信息更新相关；

(4)每隔一段时间，智能合约会被触发进行一次动态选举，将候选优先级队列中的边缘节点与原先的区域管理节点归并排序；

(5)智能合约会维护一个总边缘节点在线数量的变量，该变量与边缘节点的心跳更新信息相关，且由该数量除以每个区域管理节点管理的边缘节点的数量得到动态的区域管理节点数量；

(6)边缘节点使用者使用边缘节点时会负载均衡的使用区域管理节点对边缘节点进行管理，区域管理节点及其管辖的边缘节点被动态的分配在同一个网络域中，不同区域管理节点在不同网络域中；

(7)边缘节点执行工作负载时由区块链负载均衡的下发给区域管理节点任务。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的边缘计算节点动态选举方法，其特征在于，智能合约可供多种选型：针对CPU密集型工作负载将边缘节点的CPU评分权重加大，针对内存需求量大的工作负载将边缘节点的内存评分权重加大，针对GPU密集型工作负载将边缘节点的GPU评分权重加大，针对存储密集型工作负载将边缘节点的存储空间如硬盘容量的评分权重加大。

3.根据权利要求1所述的基于区块链的边缘计算节点动态选举方法，其特征在于，如存储空间TB级别的边缘节点向存储密集型的智能合约注册时，在区域管理节点列表未满时，超级节点立即被选为区域管理节点。

4.根据权利要求1所述的基于区块链的边缘计算节点动态选举方法，其特征在于，边缘节点会定时向区块链上的智能合约发送心跳信息，并将自身设备信息更新，包括节点连接数、本次更新时间及网络域信息；该节点更新结束后会抛出一个事件，让区块链上智能合约将该节点与在候选优先级队列中的边缘节点的最小节点对比，若节点性能大于最小节点，则替换最小节点；若候选队列未满，则直接加入候选队列中。

5.根据权利要求1所述的基于区块链的边缘计算节点动态选举方法，其特征在于，现有的区域管理节点列表和候选队列中的节点列表都使用优先级队列保存，优先级队列比较的参数为符合工作负载的性能，节点连接数权重占比60％，CPU性能、GPU性能、内存容量和存储空间大小根据具体工作负载占比40％；动态选举实质上是一次根据节点评分的归并排序。

6.根据权利要求1所述的基于区块链的边缘计算节点动态选举方法，其特征在于，区块链上的智能合约会每隔一段时间检测边缘节点的心跳信息，若现在的时间戳减去上次心跳的时间戳大于边缘节点发送心跳时间的两倍，则认为其离线，将总边缘节点数量减一，并同时将区块链下存储的该边缘节点信息记作离线；反之，当此边缘节点再次注册时，若区块链下存储该节点状态为离线，则将其置为在线，并同时将总边缘节点数量加一；简言之，总边缘节点数量的增减与节点存储的状态转变一致，即可保证总边缘节点在线的数量与持久化存储的节点状态一致；其次，区域管理节点的数量由总在线边缘节点数除以每个区域管理节点管理的边缘节点数动态得到。

7.根据权利要求1所述的基于区块链的边缘计算节点动态选举方法，其特征在于，边缘节点使用者使用边缘节点时会负载均衡的使用区域管理节点对边缘节点进行管理，区域管理节点及其管辖的边缘节点被动态的分配在同一个网络域中，不同区域管理节点在不同网络域中。

8.根据权利要求1所述的基于区块链的边缘计算节点动态选举方法，其特征在于，边缘节点执行工作负载时由区块链负载均衡的下发给区域管理节点任务；用O(n)的时间选出区域管理节点下发任务。