[发明专利]边缘服务器优化部署方法

说明书

一种边缘服务器优化部署方法，根据历史数据预估无法访问服务器数量，并将服务器部署问题建模成关于服务器部署变量和请求服务变量的最大化的优化问题，然后将优化问题转化为只关于服务器部署的单变量优化问题，再将单变量优化问题转化为关于服务器部署变量的集合函数优化问题，最后通过鲁棒算法(Robust)得到服务器部署策略。本发明使用了两步贪心的方法，即目标函数最大和目标函数的边缘值最大的边缘服务器的部署方案，在面对可能出现的硬件和软件故障时，服务器仍能够提供可接受的计算服务水平。

技术领域

本发明涉及的是一种移动边缘计算领域的方法，具体涉及一种边缘服务器优化部署方法。

背景技术

移动边缘计算是一种直接在网络边缘部署服务器(小型云数据中心)就近提供计算服务以有效缓解云上的压力并同时突破移动设备的物理限制的技术。移动边缘计算中的一个基本问题是边缘服务器的部署，即确定在何处部署边缘服务器以最大化整体性能。与移动云计算相比，移动边缘计算在服务器部署方面面临一些独特的不确定性：与移动云计算中高度可靠的大型数据中心不同，移动边缘计算网络通常是异构的，且边缘服务器的可靠性较差，例如，某些边缘服务器可能随时崩溃。其次，与一般采用可靠的有线链路传输迁移任务的移动云计算不同，由于边缘服务器通常与蜂窝基站或无线接入点部署在一起，移动边缘计算任务通常通过易发生故障的无线链路传输到边缘服务器。最近的一项实验工作表明，在某市区使用Wi-Fi网络的500万用户中，连接故障的比例高达45％。一旦传输链接或某些无线接入点发生故障，相应的边缘服务器将无法访问，即使服务器能正常工作，也可以视为服务器故障。上述不确定因素可能会使任何预先优化的服务器部署和调度策略失效。

发明内容

本发明针对现有服务器部署策略部署的边缘服务器在面临服务器故障时所能提供的计算服务水平往往会大幅降低、移动边缘计算服务器部署没有考虑发生故障的不确定性，也没有任何的冗余性设计的不足，提出一种边缘服务器优化部署方法，使用了两步贪心的方法，即目标函数最大和目标函数的边缘值最大的边缘服务器的部署方案，在面对可能出现的硬件和软件故障时，服务器仍能够提供可接受的计算服务水平。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种边缘服务器优化部署方法，根据历史数据预估无法访问服务器数量，并将服务器部署问题建模成关于服务器部署变量和请求服务变量的最大化的优化问题，然后将优化问题转化为只关于服务器部署的单变量优化问题，再将单变量优化问题转化为关于服务器部署变量的集合函数优化问题，最后通过鲁棒算法(Robust)得到服务器部署策略。

所述的根据历史数据预估是指：根据历史数据中发生服务器硬件软件故障的情况，使用逻辑线性回归等方法估计将来可能发生的服务器故障的数量。

所述的关于服务器部署变量和请求服务变量的最大化的优化问题包括：

优化目标：最大化边缘服务器能够处理的总体工作负载

限制条件：其中：x_js为是否在无线接入点j处部署服务器s的标识变量，表示服务器部署方案；y_ij为无线接入点j的工作负载分配给无线接入点i处的边缘服务器的比例，表示服务器的请求调度方案；w_i为无线接入点i处的工作负载；d_s为服务器s的计算能力；c_js为在无线接入点j处部署服务器s的费用，C₀为总的部署预算；b_i为在无线接入点i处的服务请求的带宽；为无线接入点j处的可用下行带宽；为无线接入点i处的可用上行带宽；q_ij为是否允许将用户请求从无线接入点i处分配到无线接入点j处的服务器的标识。

所述的只关于服务器部署的单变量优化问题，通过对于给定的服务器部署方案通过求解线性规划问题来得到最优的服务请求调度方案。其中线性规划目标仍为最大化限制条件为：通过得到的服务请求调度方案可以得到边缘服务器提供的总工作负载。