边缘计算下基于深度强化学习的多工作流调度算法研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:svincent_su
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
边缘计算作为第五代移动通信技术(5G)的核心技术之一,正受到业界内越来越多的关注和研究。它的特点是能将计算任务从联网设备卸载到边缘云,并且能高效利用边缘服务器的计算和存储资源为边缘侧用户提供各种优质的服务。随着移动设备的普及和物联网的发展,以移动设备和物联网设备为主的联网设备的数量正成爆发式增长。在面对众多来自联网设备的计算任务时,我们需要一项技术来保证系统的效率和稳定,这项技术就是工作流调度。借助工作流调度,我们可以充分利用服务器资源来处理众多的计算任务,并且保证服务器资源利用的最大化以及任务最大完成时间的最小化。在边缘计算环境下,众多的边缘服务器为计算任务提供了足够的计算资源。同时,因为5G的出现和靠近设备的服务器,数据传输的时延被大大降低,直接缩短了任务的最大完成时间。但是,众多的边缘服务器和计算任务将导致问题求解规模扩大,极大提高了工作流调度的难度。除此之外,由于服务器本身的性能存在波动,把服务器性能数据当作定值处理的传统方法无法保证调度结果的最终可靠性。在本文中,我们首先研究了边缘计算中几种重要的体系架构,体系架构决定了系统的底层物理模型,这对后续的问题建模有着重要的影响。从计算任务的角度出发,我们要优化所有计算任务的整体最大完成时间;从服务器的角度考虑,我们要优化服务器的总运行成本。因此,本文研究的是一个工作流调度的多目标优化问题。由于服务器的性能并非稳定的。为了保证调度算法的可靠性,我们提出了一种基于概率分布的服务器性能模型(PDSPM),该模型可以利用历史性能数据来更好的表征服务器性能的波动。得益于深度强化学习在大规模决策问题上的优秀表现,本文提出了一种基于Deep-Q-network(DQN)的新型工作流调度算法,并研究了可行的改进方案。通过结合PDSPM,该算法能够保证在服务器性能波动下最大概率得到可靠的调度结果。为了验证本文提出的模型和算法,我们使用了著名的科学工作流模版和边缘计算公开数据集,并进行了充分的案例研究和模拟实验,最后与热门调度算法进行了对比。结果表明,本文提出的算法在设定的两个优化目标上优于其他的对比算法。
其他文献
大气污染作为一种环境问题,严重威胁着生态平衡和人类发展。大气污染物的主要来源是燃煤电厂、炼钢厂排放的有毒有害气体SO2、NOx(NO、NO2)等。为贯彻落实国家环保部门超低排放政策,促进污染气体在线监测仪器的实践应用,本文基于DOAS技术,对SO2、NO2高精度检测算法展开了详细研究,主要内容包括:1、基于DOAS算法的SO2/NO2单一气体高精度检测算法的优化设计。本文结合实际应用对Lamber
某巨型装置的建设过程中,需要在激光束组的光路中安装大量光学模块。光学模块具有造价昂贵、尺寸大和重量较重等特点,由于洁净厢内装校空间狭小且视野较差,光学模块在进入洁净厢的过程中容易发生碰撞、卡阻甚至是模块损坏的情况,严重影响了光学模块的装校质量和效率。针对这一问题,本文将轴孔装配理论应用于光学模块的装校中,提出了一种基于六维力传感器的柔顺装校方法,该方法可以实现光学模块在不可视状态下的柔顺装校。本文
随着5G时代的到来,微型便携式电子设备性能日益提高,对微型供电设备性能提出更高要求。微型燃料电池具有运行稳定性、续航好及能量密度高等优点,极具应用前景。无膜微流体燃料电池(Membraneless Microfluidic Fuel Cell,MMFC)利用微尺度下多股流体维持平行层流的现象,自然分隔燃料与氧化剂,无需质子交换膜,简化了电池结构,降低了制造成本,受到研究者广泛关注。然而,在高输出电
镁合金在全球的轻量化热潮中极具应用前景,但由于其密方六排的晶体结构,变形时可以开动的滑移系较少,镁合金的加工成型能力较差,镁合金的塑性不高制约了镁合金的发展,此外,镁合金强度不高也是制约镁合金发展的因素之一。因此,改善镁合金的力学性能,提高镁合金的强度与塑性对于镁合金的工业化应用推广意义重大。细晶强化可以同时提高镁合金的强度和塑性。常规塑性加工方式可以细化镁合金的晶粒,但是细化效果有限,而剧烈塑性
自旋霍尔效应从理论预测到实验发现都证明了即便没有外磁场在非磁性材料中也能够实现霍尔效应。利用自旋霍尔效应能够在横向响应外电场产生自旋流,应用在半导体器件中作为标准自旋发生器和检测器,在自旋电子学中发挥很大的作用。Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的相继提出,使得二维电子气中的自旋霍尔效应一直处于研究热点,而系统外加磁场则展现出有趣的共振自旋霍尔效应。考虑Rashba和Dresselh
随着垃圾焚烧处理技术的发展,垃圾焚烧发电成为城市垃圾处理的最佳方式。烟囱作为垃圾焚烧发电厂的主要构筑物,主要功能是完成烟气排放。然而,严苛的污染物排放标准对烟囱结构形式提出了更高要求。除了结构功能上的需求,人们对其立面造型也提出了更多的艺术需求,三角形、正方形、椭圆形等各类截面形式不断出现在人们的视野中。高度大、立面造型复杂的烟囱结构相较于一般构筑物,施工技术更加复杂,施工难度大。本文以重庆市第三
超级电容器,功率密度大、循环寿命长,是储能领域冉冉升起的一颗新星,然而较低的能量密度严重阻碍了其实际应用与发展。基于此,本文从优化电极材料的角度出发,旨在制备出宽电位超级电容器电极材料,从而大幅提升能量密度。首先是宽电位超级电容器负极材料的制备与性能研究。通过简单的溶剂热法,设计出具有三维结构的自组装三氧化二铁纳米颗粒/还原氧化石墨烯(Fe2O3/r GO)水凝胶复合电极材料。系统研究了不同的溶剂
电极材料的性能直接决定了超级电容器的储能性能,因此采用简便的方法合成新型的电极材料对于提高超级电容器储能性能具有十分重要的意义。在本论文中,通过制备Bi-Co-S复合电极材料,提升了硫化钴电极材料的电化学性能。此外,利用Ni、Co元素与S元素结合生成二元金属硫化物,降低钴元素的使用量,并通过丰富的氧化还原反应提升了电极材料的电化学性能。本文的研究内容和得到的结果如下:(1)采用了简单的一步水热法合
镁离子电池由于成本低,能量密度大,安全性能好且几乎不受枝晶影响等优良性能被认为是最具前景的电池储能系统。然而,镁离子电池尚处于发展初期,电极材料与新型电解质的开发是目前的研究焦点。本文通过高能球磨法制备了不同组分的Bi-Sn-Sb三元合金(BixSn(1-x)/2Sb(1-x)/2,SnxSb(1-x)/2Bi(1-x)/2,SbxSn(1-x)/2Bi(1-x)/2(x=0.1,0.33,0.5
作为大气细颗粒物(PM2.5)重要组分,含碳气溶胶主要包括有机碳(OC)和元素碳(EC)。由于对气候变化,人类健康和环境质量的显著影响,含碳气溶胶已逐渐成为国际大气环境研究的前沿和城市大气污染防控的关键。多环芳烃(PAHs)、正构烷烃(n-alkanes)、未分离复杂混合物(UCM)、甾烷(Sterane)和藿烷(Hopane)是OC重要组成部分,广泛存在于大气环境中,可用作OC来源识别标记。其中