[发明专利]一种基于NDN的边缘计算路由表建立与使用方法

说明书

本发明涉及一种基于NDN的边缘计算路由表建立与使用方法，属于计算机网络中的边缘计算技术领域。所述方法依托的命名数据网络包含若干节点；其中，节点包括边缘计算服务器、用户、路由器以及中心服务器。该方法在路由器中设计了一个边缘计算路由表，建立函数计算与多个可承载计算的边缘计算服务器间的路由映射；针对分布式边缘计算服务器，实现计算资源的主动通告；针对用户计算请求，路由器查询边缘计算路由表，选择最合适的边缘计算服务器卸载计算任务。所述方法进一步优化了计算资源发现机制，在路由器中建立边缘计算路由表，实现用户计算任务的最优卸载，进一步降低数据获取时延，实现高效、快速的边缘计算服务。

技术领域

本发明涉及一种基于NDN的边缘计算路由表建立与使用方法，属于计算机网络中的边缘计算技术领域。

背景技术

边缘计算，是在靠近用户或数据源头的网络边缘侧，采用融合网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开发平台，就近为用户提供边缘化智能服务，满足数字行业在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。由于靠近用户，边缘计算服务器可以直接提供服务从而保证较低的延迟；同时广泛分布的边缘服务器在一定程度上降低了云服务器能耗，让应用程序可以更加高效、快速地运行。

目前边缘计算的实现方式大多是依托边缘计算服务器，用户向边缘计算服务器卸载计算任务时，需要首先确定相应计算资源所在的服务器位置，然后将数据通过网络传输到服务器，由服务器运行相关函数计算并返回结果。目前边缘计算在计算资源发现和计算任务卸载方面存在的不足之处如下：

(1)在计算资源发现方面，计算资源与边缘计算服务器的映射关系由网络管理，终端用户仅解析查询计算任务，确定与之对应的边缘计算服务器地址并发送计算任务。路由器及用户无法自主发现网络中可用的计算资源；

(2)在计算任务卸载方面，由于计算资源与边缘计算服务器的对应关系被绑定，用户根据计算任务向特定的服务器卸载计算任务，在此机制下，对应每次计算任务的目标服务器单一，用户无法在多个边缘计算服务器中选择最合适的节点运行计算任务卸载。

上述不足的根源是目前边缘计算采用基于TCP/IP的网络架构，使用基于IP地址的寻址模式和端到端的数据推送方式，即以服务器为中心的通信模式。这种以终端为中心、位置为寻址的通信模式不能支撑以服务为中心的边缘计算业务需求，无法实现计算资源检索以及面向多服务器的计算任务规划调度。

相比以服务器为中心的通信模式，命名数据网络(Named Data Networking，NDN)以数据内容为中心，设置内容名称为寻址方式，并基于内容名称建立路由表进行通信，解耦了数据内容与位置的关系。NDN转发路由表的建立是通过内容生产者向网络中路由器通告本节点持有数据内容的名称，路由器根据数据内容名称以及接收通告信息的接口，在转发信息库FIB(Forwarding Information Base)中建立内容名称路由条目，为后续的数据内容请求提供转发依据。FIB路由条目遵循内容名称与转发接口的“一对多”映射，若路由器从多个接口收到相同名称的内容通告，表明有多个节点能够提供该内容名称的数据，则向该内容名称所对应的路由条目中添加多个转发接口，从而使NDN网络具有多径路由的功能。

NDN网络的传输机制是通过用户发送兴趣包驱动内容生产者回复数据包的方式进行数据通信，且兴趣包和数据包中都含有一个内容名称来标识用户需要获取的数据内容。当路由器转发来自用户的兴趣包时，首先查询对应名称的路由条目，并从该条目下的多个转发接口中选择最合适的接口转发数据请求。NDN将兴趣包流入的接口称为“下游接口”，兴趣包流出的接口称为“上游接口”，NDN节点的待定兴趣表PIT(Pending Interest Table)记录当前节点转发的兴趣包的内容名称及其对应的“下游接口”，保证接收数据包能按原路返回到用户；

这种由生产者发布内容名称，路由器建立路由表包含指向多个内容源的多条转发路由的方式可以用于边缘计算的计算资源发现和计算任务卸载。能够实现网络中计算资源主动发现以及计算任务最优卸载。