[发明专利]一种多用户、多任务的移动边缘计算系统中可缓存的任务迁移方法

说明书

一种多用户、多任务的移动边缘计算系统中可缓存的任务迁移方法，属于移动边缘计算系统的应用领域。本发明为了解决现有的移动边缘计算系统中任务迁移方法中确定迁移目标服务器时存实时性差、能耗开销较大的问题。本发明以最小的能耗开销将计算任务从终端设备迁移至选定的边缘服务器，在移动边缘计算系统中，定义移动设备用户的集合A＝{1,2，…，N}，并且每一个用户都有一个待完成的计算任务的集合B＝{1,2，…，M}，这些任务由一个单一的无线基站相连，其中的移动边缘计算服务器为这些移动设备提供计算和缓存服务；所述方法的实现包括通信模型、计算模型、任务缓存模型以及任务迁移模型的构建。本发明有效减少在整个移动边缘计算系统中所有用户所需的总的时间和能耗开销。

技术领域

本发明涉及移动边缘计算系统中可缓存的任务迁移方法，属于移动边缘计算系统的应用领域。

背景技术

移动边缘计算系统可以通过将计算任务迁移到边缘服务器来解决移动设备的资源限制问题。大规模的多媒体业务对移动蜂窝网络的需求越来越大，对网络容量和回程链路提出了巨大的挑战。为了解决这一问题并尽可能减少通信时延，移动边缘计算系统中将资源和相应的服务转移到距离移动设备最近的边缘节点的计算迁移技术得到广泛应用，同时，使用高效缓存和传输技术可以进一步解决大规模多媒体服务中数据传输在所带来的时延问题。计算迁移作为移动边缘计算上的重要研究，可以解决很多问题，如降低能耗，合理分配无线及计算资源，降低成本，满足移动设备用户的延迟需求等。缓存和传输技术可以作为计算迁移技术的一个补充，能够应用在内容和计算任务两个方面，对计算任务进行缓存主要是将应用程序以及相关数据缓存在边缘服务器。移动边缘计算系统中计算迁移及任务缓存联合问题致力于减少整个移动边缘计算系统中实现计算迁移过程中的时间和能耗开销。传统的移动边缘计算系统中迁移问题的研究主要是考虑对内容进行缓存来实现计算迁移。

文献号为CN109600419A的现有技术公开了一种移动边缘计算环境下支持车联网应用的计算迁移方法，首先获取车辆网中车辆的计算任务的计算资源和缓存空间要求；然后获取与发送计算任务的车辆在同一路段覆盖范围中的边缘计算设备的资源使用情况；其次，根据计算任务对于计算资源和缓存空间的要求以及边缘计算设备的资源使用情况，采用贪心算法检索，寻找边缘计算设备，得到相应计算迁移策略；接着分别计算各个计算迁移策略的时延；最后选择时延最优的计算迁移策略为最终的计算迁移方法。该现有技术采用贪心策略对目标服务器进行选择，造成整个迁移过程时间开销过长，影响整个系统处理任务的实时性。

发明内容

本发明为了解决现有的移动边缘计算系统中任务迁移方法中确定迁移目标服务器时存实时性差、能耗开销较大的问题，进而提供一种多用户、多任务的移动边缘计算系统中可缓存的任务迁移方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种多用户、多任务的移动边缘计算系统中可缓存的任务迁移方法，将部分计算任务从终端设备迁移至选定的边缘服务器来远程执行并对处理结果进行缓存，来实现以最小的能耗来完成整个系统中的计算任务，

在移动边缘计算系统中，定义移动设备用户的集合A＝{1,2，…，N}，并且每一个用户都有一个待完成的计算任务的集合Task＝{1,2，…，M}，这些任务由一个单一的无线基站相连，其中的移动边缘计算服务器为这些移动设备提供计算和缓存服务；所述方法的实现包括通信模型、计算模型、任务缓存模型以及任务迁移模型的构建；

步骤一、通信模型的构建

在通信模型中，在移动边缘计算系统中移动设备用户i(i∈A)上的计算任务j(j∈集合Task)是否需要进行迁移由x_i,j∈{0,1}来决定，

其中，当x_i,j＝0时，该任务将在本地被执行；当x_i,j＝1时，该任务将被迁移到边缘服务器来远程执行；定义集合X＝{x_1,1,x_1,2,…,x_N,M}来记录N个移动设备用户上所有任务的迁移决策；