[发明专利]一种基于资源动态分配的边缘服务供应优化方法

说明书

本发明公开了一种基于资源动态分配的边缘服务供应优化方法，包括：S1.对移动用户服务使用体验的量化与建模；S2.基于服务资源动态调整的用户体验质量优化方法。本发明首次针对边缘计算框架中的服务供应优化提出了用户体验质量的量化策略，并提出了动态的资源分配策略方案，为利用服务分布式特性的边缘计算服务提供优化方案提供了新的可行可靠的方法。本发明在考虑用户与边缘服务器的交互信息的基础上，还综合考虑了边缘服务器资源与服务处理能力之间的资源‑性能关系，服务请求的时序关系，并利用这些信息对边缘府服务器运行时动态调整策略提供了辅助，能够较好的利用边缘计算组件的资源，为服务使用者提供高质量的用户体验。

技术领域

本发明属于云计算、服务计算及边缘计算技术领域，具体涉及一种基于资源动态分配的边缘服务供应优化方法。

背景技术

随着移动设备技术的发展和Web服务的逐渐丰富，越来越多的复杂功能可以在移动设备上完成；移动设备和移动服务成功渗透进人们的日常生活，重新定了人与人、人与机器的交互方式，人们可以随时随地使用这些服务来学习、娱乐、社交以及进行商业活动。然而，移动设备的资源受限特性以及网络信道的不稳定性对用户的使用体验产生了极大的负面影响，低性能的计算能力、消耗速度快的电量资源以及频繁产生的网络丢包等都限制了增强计算/虚拟现实/人工智能等新兴技术的发展。随着移动设备数量的增加，这个问题将日益严峻；除了传统的移动计算领域外，物联网的发展也受到了这些因素的制约。为了解决这些问题，目前越来越多的研究者将目光投向边缘计算技术，试图借助边缘网络提高服务供应的质量和效率，从而提高用户的使用体验。

目前，对边缘网络中服务供应的研究通常包括如下几点：1.服务提供的能耗研究，这些研究以能耗与计算量传输量的正相关性为基础，通过对移动设备的建模来表述能耗，最终完成能耗优化；例如Tianze,L.等人考虑了移动设备在完成计算任务时的能源开销，对移动设备和相应的计算任务进行建模提出了一种针对边缘计算场景中基于移动自组网的多设备任务调度模型，从而降低了整体能耗[Tianze,L.,Muqing,W.,Min,Z.,Wenxing,L.:An overhead-optimizing task scheduling strategy for ad-hoc based mobile edgecomputing.IEEE Access 5,5609–5622(2017)]。2.利用服务的分布式特性进行优化，这些优化有针对性的进行服务部署，使得服务的接入方式增加，从而完成服务供应优化；例如Abdelwahab,S.等人考虑了类似的计算环境中的场景，在该场景下他们将移动设备视为许多分布式节点，利用设备数据进行数据与服务的多重备份，构建了一套LTE通信敏感的边缘计算框架，提高了服务供应系统的计算能力与存储能力[Abdelwahab,S.,Hamdaoui,B.,Guizani,M.,Znati,T.:Replisom:Disciplined tiny memory replication for massiveiot devices in LTE edge cloud.IEEE Internet of Things Journal 3(3),327–338(2016)]。3.利用服务的上下文信息进行优化，移动用户的上下文信息包含着丰富的用户特性以及环境特性，针对不同特性有针对的提供服务可以提供更可靠的服务；例如Yang,L.等人综合考虑用户的移动特性，他们为用户的移动性建立了模型，并挖掘出用户移动与服务调用的关联关系，在此基础上构建了一套服务缓存的方案，从而使服务供应系统的负载较为均衡[Yang,L.,Cao,J.,Liang,G.,Han,X.:Cost aware service placement and loaddispatching in mobile cloud systems.IEEE Transactions on Computers 65(5),1440–1452(2016)]。

在实际应用中，利用服务的分布式特性进行优化的代价相对较低，因此在诸多优化方案中可操作性更强。然而，现有的方法并没有提供针对用户体验的量化模型，也没有考虑边缘计算系统中组件受限的资源的分配所带来的服务性能变化问题。

发明内容