移动微云中的任务分配框架及算法的研究

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近年来,移动云计算随着云计算、无线通信、智能移动设备的快速发展而不断发展,越来越多的新技术不断涌现,移动云计算也在越来越深地融入我们的现实生活中。打车不再靠在路边招手,而是通过APP将打车请求和自己的GPS位置发送给周围空闲状态的出租车。逛街累了也不再需要费劲地去走路找餐馆,而是通过手机软件找离自己比较近的高评价的餐馆。上下班途中在公交车上也不再只能是发呆度过,而是可以用智能手机看系统根据个人兴趣推荐的新闻或者是看最新的电视剧。虽然移动设备在这些年来在硬件和软件上有了很大的提升,但是依然不能像服务器或者是台式机一样快速处理计算密集型的任务。即使不在乎响应时间,在移动设备上执行计算密集型的任务也会快速降低移动设备电池的续航时间。移动设备计算能力和电池续航时间的瓶颈制约了很多高计算量的应用融入我们的生活中如增强现实(AR)和游戏。为了让移动设备可以短时间、低消耗地完成计算密集型任务,一种解决方法就是将计算密集型的任务上传到微云去完成。微云指的是距离移动设备很近的设备组成的规模不大的云。移动设备可以通过将计算密集型的任务上传到微云,让微云去完成然后返回结果的方式来降低任务的响应时间并且提升移动设备的续航时间。与传统的任务卸载(将任务上传到云端去执行)相比由于微云距离移动用户很近,不会出现由于网络拥塞导致的排队、抖动或者是由于距离远产生的高延迟,所以特别适合一些对延迟要求特别高的应用。微云在大多数情况下没有云服务器功能强大,而且数量也不会那么多,甚至可能是由电池供电的移动结点。由此就会带来两个问题,移动性问题和电池电量消耗不均衡的问题。这两个问题将大大缩短微云为移动设备提供高质量服务的时间。本文的研究内容就是要通过改进微云架构和任务分配策略的方式来延长微云为移动设备提供高质量服务的时间。大致思路就是找到离开概率大的结点,避免给这些结点分配任务;在分配任务的时候考虑微云结点电量开销,使结点之间的电量开销尽可能均衡。具体就是设计一套微云提供增效服务的流程和一个任务分配的策略。在微云建立的时候选择管理结点和管理结点的备份结点等;在任务来时先请求,然后分配,最后发送任务的程序和数据给分配好的微云结点。任务分配的时候考虑到结点的电量、移动性、网络拓扑结构、计算能力等因素,找到合适的结点和传输路径去计算和传输任务。在多个场景下的仿真实验证明了本文的分配策略相比于传统云中的分配策略可以使得微云为移动设备提供高质量服务的时间有较大的提升。最后又设计了一种针对微云增效服务的结点重要性的计算方法,在仿真实验中也证明了与传统的方法相比这个计算方法更适合衡量微云结点的重要性。
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