面向移动边缘计算场景的高性能容器在线迁移系统

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在移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)场景下,单个边缘服务器有限的覆盖能力和用户移动性之间的矛盾可能导致用户的服务性能下降甚至服务中断,利用容器在线迁移技术将用户的服务迁移到用户附近的边缘服务器是解决这一问题的重要途径,但是现有的容器在线迁移方案很难在MEC环境中保证快速的服务切换(Service handoff)。针对影响MEC场景下容器在线迁移性能的两个关键问题:迁移目的决策和迁移时间开销,设计了一种高性能的容器在线迁移系统。该系统采用以下几个方案来完成迁移目的节点的选择,并减少迁移时间开销:去中心化的迁移决策模型、内存快照方案、自适应预拷贝策略和时空并行的数据传输方案。其中,去中心化的迁移决策模型根据移动用户与目的边缘服务器之间的网络时延和目的边缘服务器的空闲资源来选择合适的迁移目的节点,在保证准确率的情况下减少了迁移目的决策过程中的通信时间开销。内存快照方案利用内存来存放快照数据,避免了额外的硬盘I/O开销,并为数据并行化处理方案提供了支持。自适应预拷贝策略通过减少不必要的快照操作,减少了迁移过程中待处理的快照数据量,避免了额外的系统开销。时空并行的数据传输方案则利用数据并行化处理、流水线处理和自适应压缩策略,加快了容器在线迁移过程中的数据传输,减少了迁移的宕机时间和完成时间。因此,该高性能容器在线迁移系统能够解决MEC场景下用户移动带来的问题,保证快速的服务切换。测试结果表明,相比于中心化决策模型,去中心化的决策模型将用户服务的平均响应时间减少约7.2%,将迁移决策过程中的通信时间开销减少约52%。相比于面向MEC场景提出的最新的容器在线迁移方案,本系统在不同网络带宽条件下将容器在线迁移的宕机时间减少了10.1%~63%,将完成时间减少了16.7%~51.8%。
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