[发明专利]一种移动边缘运算的负载平衡和调度方法

权利要求书

1.一种移动边缘运算的负载平衡和调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，使用K-means算法，对用户设备进行分群，得到用户设备的初步团簇部署信息；

步骤S1a，用户设备选择一个边缘节点为主节点，其余的所有边缘节点为从节点，并将上述选择信息发送给主节点；

步骤S1b，主节点将所有边缘节点的经纬度坐标设定为团簇的初始中心点；主节点告知其余边缘节点为从节点，并收集所有边缘节点的经纬度坐标信息；

步骤S1c，从节点计算与其通信连接的用户设备到与该用户设备最近的团簇的初始中心点的距离，将距离同一团簇的初始中心点最近的用户设备归属于一个团簇，然后将距离信息和团簇信息回传至主节点；

步骤S1d，主节点接收到所有从节点回传的距离信息和团簇信息后，重新计算各团簇的新中心点；选定团簇的簇数为边缘节点的个数k，然后判断是否达到收敛条件；

若未达到收敛条件，则返回到步骤S1b重新设置团簇中心点：根据每个团簇中的用户设备，计算这些用户设备的中心点，当做该团簇的新的中心点；重复步骤S1b至步骤S1d继续迭代运算直到计算结果，达到收敛条件为止；

若达到收敛条件，主节点将最后的团簇中心点对应到离它最近的实际边缘节点上；

步骤S1e，输出团簇集，得到用户设备的初步团簇部署信息，并将上述信息发送至云端；每个用户设备都只唯一归属于一个团簇；

步骤S2，云端验证用户设备的初步团簇部署信息是否满足负载均衡；

步骤S2a，针对边缘节点的集合E中的每个边缘节点，依次检查是否有超过负载的情形发生；其中，边缘节点的集合E={E₁,E₂…E_k}，k为边缘节点的个数；

若I_iL_i，则表示第i个边缘节点E_i超过负载，触发负载平衡机制，转入步骤S2b；其中，I_i表示第i个边缘节点E_i目前所分配到的用户设备个数；L_i表示第i个边缘节点E_i所能承受最大的用户设备数量；

否则，转入步骤S3；

步骤S2b，将超负载的边缘节点E_i当前所分配到的用户设备个数I_i减去该边缘节点所能承受最大的用户设备数量L_i，得到该边缘节点超过负载的用户设备数O_i；

步骤S2c，根据用户设备的初步团簇部署信息和边缘节点的部署信息，将未超过负载的边缘节点根据其与E_i的间距从小到大进行排序，并挑选最近的边缘节点E_t来分担E_i的过多用户设备数；

步骤S2d，将E_t所能承受最大的用户设备数量L_t减去E_t目前所分配到的用户设备个数I_t，取得E_t可承受的用户设备数R_t；

步骤S2e，若O_iR_t则表示E_t无法全部接受E_i超过负载的用户设备，最多只能接受R_t个用户设备，并开始调整E_t的用户设备部署数量，将E_t接受的R_t个用户设备与E_t通信连接；调整完毕后，重新计算尚未分配完毕的该边缘节点超过负载的用户设备数，然后返回步骤S2c，继续迭代运算寻找下一个可接受超载用户设备的边缘节点；

若O_iR_t则表示E_t能够全部接受E_i所有超过负载的用户设备，并开始调整E_t的用户设备部署数量，将E_t接受的O_i个用户设备与E_t通信连接；调整完毕后，结束迭代运算，完成E_i负载的调整；

步骤S2f，依序继续检查E集合中每个边缘节点，并重复步骤S2b至步骤S2e，直到所有边缘节点都没有超过负载；

步骤S2g，云端发送信息告知边缘节点进行服务转移的流程，边缘节点发送信息告知与其连接的用户设备改变连线，将属于同一团簇的用户设备移动到与该团簇中心点所对应的边缘节点上；

步骤S3，单个用户设备位移时，触发负载调度机制。