一种计算卸载任务的优先级决定方法

本发明涉及到一种多边缘结点多用户的海洋计算卸载的优先级决定方案，属于计算卸载技术范畴。

背景技术：

1、随着我国海洋经济的迅猛发展以及海事活动的日趋频繁，人们在海洋上部署了大量的物联网设备用以高效的完成海事活动如海洋遥感浮标传感器、无人巡逻船、视频监控设备等。海洋移动应用的数量也随之增长，产生了大量需要实时处理的计算密集型数据，亟需海上数据处理能力的支持。

2、为了解决这一问题，t.yang等人在《two-stage offloading optimization forenergy–latency tradeoff with mobile edge computing in maritime internet ofthings》[1]一文中研究了海洋云边协同网络，它可以根据应用程序的计算资源的需求，设备的计算和存储能力以及网络的综合成本，将计算任务卸载到用户设备、边缘节点或云平台上。充分利用所有设备，有效缓解网络的传输和计算压力，很好的解决海量计算任务的卸载问题。

3、由于海量的卸载任务和有限的计算资源，多台终端同时向一台边缘服务器发送请求时，在服务节点必然发生排队，需要考虑任务处理的优先级，在请求冲突的情况下尽可能在各任务的卸载延迟约束内完成更多卸载任务。

4、传统的优先级卸载方法依赖于任务的时间约束来分配服务节点的计算资源。但该方案缺少灵活性，不能很好的匹配用户请求。此外，[2]x.huang等人在论文《joint taskoffloading and qos-aware resource allocation in fog-enabled internet-of-things networks》[2]中提出对任务设定优先级，即按照实际的业务请求进行优先级的设定，但该方案仅针对单个任务进行考虑，在紧急任务大量激增的情况下，可能会造成大量任务阻塞。因此，对于同一时隙到达的卸载任务，需要设计能够准确识别任务紧急程度的优先级排序方法，提升及时卸载率。

5、因此，本专利设计了一种计算卸载任务的优先级决定方法，根据用户任务的延时约束，边缘结点剩余的计算资源，任务所需的计算资源等信息，完成对任务的优先级设定，从而提高用户的及时卸载率。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种计算卸载任务的优先级决定方法，其方法是根据用户任务的延时约束，边缘结点剩余的计算资源，任务所需的计算资源等信息，完成对每个任务的优先级设定，并按照该优先级为用户选择合适的边缘结点进行计算卸载，降低用户消耗和提高用户及时卸载率。

2、本发明的关键点在于：利用了用户任务的延时约束，所需计算资源的信息，利用了边缘结点剩余计算资源的信息，设计了一种计算卸载任务的优先级决定方法。通过计算每个任务的优先级，降低用户消耗并提高用户及时卸载率。

3、本发明采用的技术方案为一种计算卸载任务的优先级决定方法，海上用户动态持续产生计算卸载任务，把用户j在时隙t的任务表示为θj(t)，j∈[1，...，m(t)]。每一个θj(t)由一个四元组表示原始属性，即

4、θj(t)＝[locj(t)，b(θj(t))，c(θj(t))，d(θj(t))]，其中，b(θj(t))是需要计算的数据量、c(θj(t))是完成该任务所需的cpu转数，d(θj(t))是可容忍延迟，用来约束计算卸载的时间。

5、对于同一时隙卸载到同一个边缘结点的多个任务，首先，该边缘节点的剩余计算资源fi(t)越多，卸载任务越有可能在边缘执行；其次，边缘节点确保先执行可容忍延迟短的任务；第三，对于可容忍延迟久的任务，计算资源要求多的任务更有可能被卸载到云服务器上，而计算资源要求低的任务则更可能在edge处执行，提出边缘计算优先级因子ecp：

6、ecpj，i(t)＝fi(t)-d(θj(t))·c(θj(t))

7、ecpj，i(t)越高，任务θj(t)越可能在边缘节点优先进行处理。

8、进一步地，当用户产生卸载需求时，向边缘结点发送卸载请求，该卸载请求包括用户位置，任务的数据量、完成该任务所需的cpu转数以及可容忍延迟。边缘结点收到用户请求时，分别计算每个任务的卸载代价，随后将结果返回给用户。用户在收到多个结果后，选择最小卸载代价，确定任务卸载对象，如边缘节点i，然后将真正的计算任务发送至边缘结点i。此时，边缘结点i根据收到的多个任务的延迟约束，所需要的计算资源以及自身剩余的计算资源情况计算该任务的ecp，从而确定处理任务的优先级。边缘结点i根据每个任务的优先级依次执行任务，执行结束后将结果返回至用户。

9、进一步地，将到达同一个边缘结点的任务分为两类：紧急任务和非紧急任务。对于边缘结点i，时隙t的紧急任务有θ2(t)，θ3(t)，非紧急任务为θ1(t)。

10、优先级确定遵循以下3个原则：(1)对于同一个时隙的卸载任务，优先将紧急任务加入任务处理队列。(2)对于同一个时隙的多个紧急或多个非紧急任务，则根据ecp的大小确定进入队列的顺序。(3)对于不同时隙的卸载任务，采用先来先服务的策略，若上一个时隙的任务没有处理完毕时，会优先处理上一个时隙遗留下的任务。

11、本发明的效果如下：

12、该方案较已有的计算任务优先级判定方法，能够提高用户的及时卸载率，能够保证将任务分配给资源充足的边缘结点，能够减少任务的等待时延，能够保证边缘结点以更快的速度响应任务的请求，能够减少用户的功耗。

技术特征：

1.一种计算卸载任务的优先级决定方法，海上用户动态持续产生计算卸载任务，把用户j在时隙t的任务表示为θj(t)，j∈[1，...，m(t)]；每一个θj(t)由一个四元组表示原始属性，即

2.根据权利要求1所述的一种计算卸载任务的优先级决定方法，其特征在于，将到达同一个边缘结点的任务分为两类：紧急任务和非紧急任务；对于边缘结点i，时隙t的紧急任务有θ2(t)，θ3(t)，非紧急任务为θ1(t)。

3.根据权利要求2所述的一种计算卸载任务的优先级决定方法，其特征在于，两类任务的优先级确定遵循以下3个原则：(1)对于同一个时隙的卸载任务，优先将紧急任务加入任务处理队列；(2)对于同一个时隙的多个紧急或多个非紧急任务，则根据ecp的大小确定进入队列的顺序；(3)对于不同时隙的卸载任务，采用先来先服务的策略，若上一个时隙的任务没有处理完毕时，会优先处理上一个时隙遗留下的任务。

技术总结
本发明公开了一种计算卸载任务的优先级决定方法，根据用户任务的延时约束，边缘结点剩余的计算资源，任务所需的计算资源等信息，完成对每个任务的优先级设定，并按照该优先级为用户选择合适的边缘结点进行计算卸载，降低用户消耗和提高用户及时卸载率。本发明利用了用户任务的延时约束，所需计算资源的信息，利用了边缘结点剩余计算资源的信息进行了设计。通过计算每个任务的优先级，降低用户消耗并提高用户及时卸载率。本发明能够提高用户的及时卸载率，能够保证将任务分配给资源充足的边缘结点，能够减少任务的等待时延，能够保证边缘结点以更快的速度响应任务的请求，能够减少用户的功耗。

技术研发人员：肖蔼玲,王兴辰,吴胜,马礼
受保护的技术使用者：北方工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15