边缘计算系统的任务处理方法及相关装置

本技术实施例涉及但不限于无线通信，尤其涉及一种边缘计算系统的任务处理方法及相关装置。

背景技术：

1、过去十年中，无线设备数量和数据流量一直在迅速增加，高计算、低延迟服务也在不断涌现，这些都对传统的云通信网络架构构成严峻的挑战。作为物联网的新兴技术之一，移动边缘计算通过使物联网节点将其计算任务卸载到附近具有足够计算资源的服务器来解决这一问题。与此同时，结合终端设备的计算资源相对有限，难以在终端设备自身难以满足计算密集型任务的执行需求，因此，需要合理地对终端设备的计算任务规划卸载决策以及计算资源分配。

2、在相关技术中，针对于边缘计算系统的任务处理大都关注于在独立时隙内规划计算资源分配，从而在独立时隙内降低执行任务所需的时间成本或者降低能耗，仍然存在由于边缘计算服务器的利用率较低，以及无线通信环境的时变性，从而使得设备终端执行计算任务所需的资源成本偏高。

技术实现思路

1、为了提高在边缘计算系统执行目标任务中边缘计算服务器的利用率，本技术实施例提供了一种边缘计算系统的任务处理方法及相关装置。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种边缘计算系统的任务处理方法，所述边缘计算系统包括边缘服务器和至少一个终端，其中，所述终端用于获取目标任务，所述终端和/或所述边缘服务器用于执行所述目标任务；所述边缘服务器包括代码数据库，所述代码数据库中存储多个候选代码；所述方法包括：

3、在预先构建的与所述边缘计算系统对应的边缘计算仿真系统中，根据仿真服务器执行仿真终端发送的仿真任务时的利用率生成第一优化目标，构建效用优化问题；

4、根据所述效用优化问题和所述第一优化目标构建外层优化问题和内层优化问题，并根据所述外层优化问题和所述内层优化问题建立分层模型；

5、若所述仿真服务器的利用率达到第一预设目标，则根据所述分层模型得到任务传输比例策略、传输时隙分配策略、任务缓存比例策略、计算资源分配策略和带宽资源分配策略；

6、基于所述任务传输比例策略、所述任务缓存比例策略对所述目标任务进行任务分割，生成第一目标任务、第二目标任务和目标代码标识；所述第一目标任务由所述终端执行；

7、将所述传输时隙分配策略发送至所述终端，将所述带宽资源分配策略发送至所述边缘服务器，以使得所述终端基于所述传输时隙分配策略发送所述第二目标任务至所述边缘服务器，所述边缘服务器基于所述带宽资源分配策略接收所述第二目标任务；

8、将所述计算资源分配策略和所述目标代码标识发送至所述边缘服务器，以使得所述边缘服务器根据所述目标代码标识从所述候选代码中选取目标代码，根据所述目标代码更新所述第二目标任务，并基于所述计算资源分配策略执行更新后的所述第二目标任务。

9、根据本技术的一些实施例，所述仿真终端与所述终端对应，所述仿真服务器与所述边缘服务器对应，所述仿真任务与所述目标任务对应；所述在预先构建的与所述边缘计算系统对应的边缘计算仿真系统中，根据仿真服务器执行仿真终端发送的仿真任务时的利用率生成第一优化目标，构建效用优化问题，包括：

10、在任务缓存执行模型中，根据所述仿真终端执行所述仿真任务时所采用的任务传输比例和传输时隙分配信息生成第一优化变量；所述任务缓存执行模型基于所述仿真终端、所述仿真任务和所述仿真服务器构建得到；

11、在所述任务缓存执行模型中，根据所述仿真服务器执行所述仿真任务时所采用的任务缓存比例以及计算资源分配信息生成第二优化变量；

12、在所述任务缓存执行模型中，根据所述仿真服务器执行所述仿真任务时，在每个传输时隙内所采用的带宽资源分配信息生成第三优化变量；

13、在所述任务缓存执行模型中，根据仿真服务器执行仿真终端发送的仿真任务时的利用率生成第一优化目标；

14、根据所述第一优化目标、所述第一优化变量、所述第二优化变量和所述第三优化变量构建所述效用优化问题。

15、根据本技术的一些实施例，所述任务缓存执行模型包括任务缓存传输模型和任务执行时间模型，所述仿真任务包括仿真参数数据和仿真代码数据，所述仿真服务器包括与所述代码数据库对应的仿真代码库；所述任务缓存执行模型的构建过程包括：

16、基于时变信道模型，利用香农公式，得到传输速率；基于所述仿真参数数据、所述仿真代码数据和所述传输速率，获得任务传输比例动作组和带宽资源分配动作组；所述任务传输比例动作组包括所述任务传输比例的多个备选动作，所述带宽资源分配动作组包括所述带宽资源分配的多个备选动作；所述时变信道模型包括多个传输时隙；

17、基于所述仿真代码数据和所述仿真代码库生成仿真代码标识，基于仿真代码标识构建任务缓存比例动作组；所述任务缓存比例动作组包括所述任务缓存比例的多个备选动作；

18、基于所述任务传输比例动作组、所述任务缓存比例动作组、所述带宽资源分配动作组、所述传输速率、所述仿真参数数据和所述仿真代码数据，构建所述任务缓存传输模型；

19、基于所述任务传输比例动作组、所述任务缓存比例动作组、所述仿真参数数据和所述仿真代码数据，确定终端执行时间成本和边缘执行时间成本；

20、基于所述终端执行时间成本和所述边缘执行时间成本，构建所述任务执行时间模型。

21、根据本技术的一些实施例，所述仿真任务的属性包括执行时间限制，所述仿真代码库的属性包括缓存容量限制；所述根据所述第一优化目标、所述第一优化变量、所述第二优化变量和所述第三优化变量构建所述效用优化问题还包括：

22、根据所述任务缓存比例动作组和所述仿真代码数据，构建容量约束条件；

23、根据所述任务传输比例动作组、所述任务缓存比例动作组，构建传输指标约束条件；

24、根据所述终端执行时间成本和所述执行时间限制，构建第一时间约束条件；

25、根据所述边缘执行时间成本、所述传输时隙分配和所述执行时间限制，构建第二时间约束条件；

26、基于所述任务传输比例动作组、所述任务缓存比例动作组、所述传输时隙分配、所述传输速率、所述仿真参数数据和所述仿真代码数据，构建数据传输约束条件；

27、根据所述第一优化目标、所述第一优化变量、所述第二优化变量、所述第三优化变量、所述容量约束条件、所述传输指标约束条件、所述第一时间约束条件、所述第二时间约束条件和所述数据传输约束条件，构建所述效用优化问题。

28、根据本技术的一些实施例，所述根据所述效用优化问题和所述第一优化目标构建外层优化问题和内层优化问题，包括：

29、基于所述效用优化问题、所述第一优化目标，构建外层优化目标；

30、基于所述第一优化变量和所述第二优化变量，构建外层优化变量；

31、基于所述容量约束条件、所述传输指标约束条件、所述第一时间约束条件、所述第二时间约束条件和所述数据传输约束条件，构建外层约束条件；

32、根据所述外层优化目标、所述外层优化变量和所述外层约束条件，构建外层优化问题；

33、基于所述任务传输比例动作组、所述任务缓存比例动作组、所述传输时隙分配、所述传输速率、所述仿真参数数据、所述仿真代码数据和所述第三优化变量，构建内层优化目标；

34、基于所述第三优化变量，构建内层优化变量；

35、根据所述内层优化目标和所述内层优化变量，构建内层优化问题。

36、根据本技术的一些实施例，所述根据所述外层优化问题和所述内层优化问题建立分层模型，包括：

37、获取当前时隙的仿真状态信息；

38、根据所述外层优化变量，获取与所述仿真状态信息对应的外层备选动作决策；

39、根据所述内层优化变量，获取与所述仿真状态信息对应的内层备选动作决策；

40、根据所述外层优化目标，确定外层奖励模型；

41、根据所述内层优化目标，确定内层奖励模型；

42、基于所述仿真状态信息、所述外层备选动作决策、所述内层备选动作决策、所述外层奖励模型和所述内层奖励模型，构建分层模型；

43、以所述仿真状态信息、所述外层备选动作决策和所述内层备选动作决策作为训练样本，对分层模型进行多轮训练；其中，所述分层模型的训练过程包括：

44、将训练样本输入分层模型，并利用所述外层奖励模型和所述内层奖励模型调整所述分层模型，直至所述仿真服务器的利用率达到所述第一预设目标。

45、根据本技术的一些实施例，所述分层模型包括外层模型和内层模型；所述将训练样本输入分层模型，并利用所述外层奖励模型和所述内层奖励模型调整所述分层模型，包括：

46、将所述训练样本输入外层模型，得到外层目标动作；

47、将所述外层目标动作和所述训练样本输入内层模型，得到内层目标动作；

48、基于所述内层目标动作和所述内层模型，得到内层目标动作估计值；

49、根据所述内层目标动作和所述内层奖励模型，得到内层奖励值；

50、根据所述内层目标动作、所述外层目标动作和所述外层模型，得到外层目标动作估计值；

51、根据所述内层目标动作、所述外层目标动作和所述外层奖励模型，得到外层奖励值；

52、根据所述内层目标动作估计值和所述内层奖励值，更新所述内层模型；

53、根据所述外层目标动作估计值和所述外层奖励值，更新所述外层模型。

54、第二方面，本技术实施例提供了一种边缘计算系统，所述系统包括：主服务器、边缘服务器和至少一个终端；

55、所述主服务器用于在预先构建的与所述边缘计算系统对应的边缘计算仿真系统中，根据仿真服务器执行仿真终端发送的仿真任务时的利用率生成第一优化目标，构建效用优化问题；

56、所述主服务器还用于根据所述效用优化问题和所述第一优化目标构建外层优化问题和内层优化问题，并根据所述外层优化问题和所述内层优化问题建立分层模型；

57、所述主服务器还用于若所述仿真服务器的利用率达到第一预设目标，则根据所述分层模型得到任务传输比例策略、传输时隙分配策略、任务缓存比例策略、计算资源分配策略或带宽资源分配策略；

58、所述主服务器还用于基于所述任务传输比例策略、所述任务缓存比例策略对所述目标任务进行分割，生成第一目标任务、第二目标任务和目标代码标识；

59、所述主服务器还用于将所述传输时隙分配策略发送至所述终端，将所述带宽资源分配策略发送至所述边缘服务器；

60、所述主服务器还用于将所述计算资源分配策略和所述目标代码标识发送至所述边缘服务器；

61、所述边缘服务器用于基于所述带宽资源分配策略接收所述第二目标任务；

62、所述边缘服务器还用于根据所述目标代码标识从候选代码中选取目标代码，并基于所述计算资源分配策略执行所述第二目标任务和所述目标代码，根据所述目标代码更新所述第二目标任务，并基于所述计算资源分配策略执行更新后的所述第二目标任务；

63、所述终端用于执行第一目标任务；

64、所述终端还用于基于所述传输时隙分配策略发送所述第二目标任务至所述边缘服务器。

65、第三方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的一种边缘计算系统的任务处理方法。

66、第四方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

67、其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行如第一方面所述的一种边缘计算系统的任务处理方法。

68、当执行如第一方面的一种边缘计算系统的任务处理方法时，通过由主服务器在预先构建的与边缘计算系统对应的边缘计算仿真系统中，根据仿真服务器执行仿真终端发送的仿真任务时的利用率生成第一优化目标，构建效用优化问题，然后根据效用优化问题和第一优化目标构建外层优化问题和内层优化问题，并根据外层优化问题和内层优化问题建立分层模型，若仿真服务器的利用率达到第一预设目标，则根据分层模型得到任务传输比例策略、传输时隙分配策略、任务缓存比例策略、计算资源分配策略和带宽资源分配策略，接下来基于任务传输比例策略、任务缓存比例策略对目标任务进行任务分割，生成第一目标任务、第二目标任务和目标代码标识，并将传输时隙分配策略发送至终端，将带宽资源分配策略发送至边缘服务器，以使得终端基于传输时隙分配策略发送第二目标任务至边缘服务器，边缘服务器基于带宽资源分配策略接收第二目标任务，同时将将计算资源分配策略和目标代码标识发送至边缘服务器，以使得边缘服务器根据目标代码标识从候选代码中选取目标代码，根据目标代码更新第二目标任务，并基于计算资源分配策略执行更新后的第二目标任务，此外终端执行第一目标任务，从而使得终端和边缘服务器可以根据任务传输比例策略、传输时隙分配策略、任务缓存比例策略、计算资源分配策略和带宽资源分配策略执行目标任务时，边缘服务器的利用率满足第一预设目标，进而使得在边缘计算系统中有效地提高边缘服务器的利用率，并有效地降低终端执行目标任务时所需的资源成本。

69、本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。