面向多目标优化的边缘计算资源分配与任务调度策略研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:miszha
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
伴随着移动互联网、物联网的等技术领域的飞速发展,云计算技术也得到了长足的发展,越来越多的应用部署在云端服务器上,为低成本的终端设备提供服务。在“万物互联”的智能时代,越来越多的终端设备将接入互联网,云计算网络正在承受着越来越大的压力。根据思科公司的预测,2020年将有超过500亿的设备接入网络,这意味着将有海量数据通过互联网发送到云计算中心。面对海量数据的处理,云计算正在承受着巨大的压力。物联网技术发展面临着瓶颈,亟需一项能提供低延迟的计算服务。边缘计算技术作为云计算技术的补充,通过在靠近终端设备的网络边缘部署具有计算能力的设备来提供计算服务,很好的弥补了云计算的不足。边缘计算的理念是将云计算扩展到网络边缘处理,使从边缘终端获取的数据能够在接近用户终端的地方完成计算,同时,不需要长期存储的数据也不必传输到云服务中心备份,相对减少了网络带宽的占用,降低了云端的功耗和负载。本文通过分析边缘计算网络架构和发展现状,找出了边缘计算技术发展面临的挑战:边缘网络中的资源分配与任务调度问题。在云计算技术中,计算任务集中在云端服务器,网络中所有节点只具备转发数据的功能。边缘计算技术将计算能力赋予了网络中的网关、路由器等节点,期望通过这些节点提供计算服务。虽然边缘计算网络架构拥有很多优势并取得了一定研究、应用成果,然而如何将大量的计算节点的计算资源进行分配,以及计算任务如何在边缘网络中进行调度依然是边缘计算技术中存在的难题。针对边缘计算技术在资源分配和任务调度中遇到的问题进行了以下几个方面的研究:第一,对物联网应用的特点和边缘计算网络中服务器的分布规律、连接特点进行了分析,提出了边缘计算网络中应用程序的延迟模型和系统的功耗模型,并就两个模型提出了多目标优化的模型,来分析和评价边缘计算系统性能的优劣。第二,面向边缘云协作的计算模型,提出了一种具有延迟感知特性的边缘计算动态任务调度策略。该策略通过在边缘计算网络中动态地创建虚拟机,来实现对边缘计算系统中的资源的充分利用,在保证了系统低延迟的基础上,降低了网络的使用。第三,面向边缘计算系统中的低延迟、低功耗的需求,提出了一种结合了模拟退火算法的资源分配方案SAP。该方案以低延迟、低功耗为优化目标,凭借模拟退火算法能够跳过局部最优解,快速地找到近似的全局最优解的优势,实现在保持系统低延迟的前提下最大程度地降低系统整体能耗。最后,为了验证本文提出策略的有效性,本文采用i Fog Sim模拟器对本文提出的算法进行了实验设计和模拟仿真。实验结果显示,对比传统的静态任务调度策略,本文提出的动态任务调度策略可以显著的降低应用程序的响应延迟,最大可降低33.07%,网络使用率最大可降低66.22%。SAP算法对比传统资源分配策略,也在保持低能耗的前提下大幅度降低了应用的延迟时间。
其他文献
慢光被定义为光在介质中传输的群速度小于真空中的光速。慢光能够加强光与物质的相互作用,在非线性光学、光通信、光传感等领域有着很好的应用前景。实现慢光效应的方法很多,
近年来重金属污染的形势日益严峻,如何高效便捷地治理重金属污染成为当今研究的热点。本文以河北承德的天然沸石为原料,分别采用十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)和十六烷基三甲基
竞争激烈的港口物流大环境背景下,集装箱港口企业为求得发展机会,需要不断提高自身水平以求在竞争中谋得一席之地。然而码头硬件资源非常稀缺,在集装箱船舶的靠泊装卸过程中,
在科学课堂上有效运用实验器材,能使课堂教学生动形象,调动学生积极性,便于激发学生的学习兴趣,促进学生探究新知,提高学生认知水平,增强学生思维能力,提高课堂教学效率。
目的:研究前列腺癌组织及细胞系中mi R-3619-5p的表达水平及其对前列腺癌细胞增殖作用的影响;阐明mi R-3619-5p靶向激活p21基因表达的机制。方法:通过q RT-PCR检测前列腺癌细
人工神经网络是根据神经元之间信息的传递和处理模式形成的一种智能数值映射运算模型,通过神经元之间的连接权值和阈值建立输入值与输出值之间关系。由于其对输入与输出值的维
随着三维扫描技术的日趋成熟,激光扫描仪、结构光扫描仪等设备的大规模应用,极大方便了3D建模、文物数字化等工作。虽然利用3D扫描仪对物体几何信息的获取过程非常方便、简单
当前很多量子算法相较于已知最好的经典算法实现了加速,例如Shor算法、Grover算法,但是这种加速的本质原因尚不明确。Aharonov、Jones和Landau提出了一个可以在多项式时间内
目的:评估后腹腔镜输尿管切开取石术治疗经体外震波碎石失败的输尿管上段结石的疗效。方法:56例输尿管上段结石患者,男性36例,女性20例;平均年龄(38.7±8.1)岁。左输尿管上段
紫花苜蓿是一种蛋白质含量高和产量高的优质多年生豆科牧草,在全世界各地广泛种植。秋眠性是指秋季刈割后短暂生长一种特性,已成为评价多年生紫花苜蓿抗寒性和生物产量的一个