一种海上边缘计算的事件门控任务链闭环调度方法及系统与流程

本发明涉及海洋通信网络的，具体涉及一种海上边缘计算的事件门控任务链闭环调度方法及系统。

背景技术：

1、随着海洋物联网、海空协同感知和近岸安全防护应用的发展，浮标、无人艇和无人机持续产生时延敏感、计算密集且具有任务依赖的数据。若将原始数据全部回传至远端云，易受限于传播距离长、链路质量波动、前沿节点能量有限和回传机会稀缺等因素；而将计算能力下沉至岸基节点和海上移动平台，则可以缩短传输路径并充分利用近源计算资源。

2、近岸目标防护业务通常包括候选检测、目标识别、持续跟踪、融合评估和最终处置等相互依赖的任务。该类业务的有效性取决于能否在目标运动形成的有限物理机会窗口内完成整条任务链，而不是单个任务的平均时延或完成数量。若调度过程忽略任务来源覆盖、事件门状态、跟踪信息新鲜度和目标运动，系统资源可能被消耗在不能推进当前任务链的任务上。

3、现有边缘调度方案常将任务卸载、节点选择、容器保活和资源分配耦合为同一时隙的联合动作。然而，源节点作出的准入和路径选择通常持续多个时隙，而执行节点的容器保活决策仅在调用完成时触发，二者在触发事件、控制主体和持续时间上均存在显著差异。将二者绑定容易使容器复用收益错误归因于已经结束的源端控制。

4、此外，海上节点在算力、带宽、存储和能量方面高度异构。仅根据远端摘要预先删除动作可能导致训练动作与分散执行动作不一致；但如果保留全部结构可行动作，又需要明确任务到达远端后资源不足时的等待及后续处理过程。

5、因此，需要一种海上边缘调度方法及系统，用于根据任务链阶段维护事件门状态，分别处理源节点的任务准入与执行路径决策和执行节点的容器控制，并明确远端资源信息不完备或执行节点资源不足时的任务等待、重试和超时处理过程。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种海上边缘计算的事件门控任务链闭环调度方法及系统，解决了有限物理机会窗口内任务链闭环目标不明确、源端路径控制与执行端容器控制边界模糊、在线窗口信息来源不清以及执行节点资源不足时缺少确定的等待及后续处理机制的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种海上边缘计算的事件门控任务链闭环调度方法，应用于包括源节点、无服务器执行节点和规划节点的海空协同边缘计算系统，其中，所述源节点和无服务器执行节点中的至少一部分作为决策节点，包括以下步骤：

4、s1、维护目标任务链的事件门状态，所述目标任务链包括检测任务、识别任务、跟踪刷新任务、融合评估任务和最终处置任务；通过事件门协调功能向所述决策节点提供事件门摘要；所述决策节点分别形成局部观测；

5、s2、在所述目标任务链运行期间，当所述源节点满足路由决策触发条件时，所述源节点根据当前局部观测和结构动作掩码确定任务是否准入，并在任务准入时选择执行路径；当任务到达执行节点时，无服务器执行节点通过绑定空闲热实例或创建冷启动实例执行函数调用；当调用完成后，无服务器执行节点独立选择释放或者按选定的容器生存时间保活所述容器实例；

6、s3、在所述目标任务链处于最终处置阶段时，根据目标的当前位置、当前速度和运动模型生成预测物理机会窗口，并在所述预测物理机会窗口内生成有限数量的最终处置候选任务；

7、s4、按照预设事件处理顺序推进系统状态；当无服务器执行节点物理存储不足时，按预设规则释放空闲热实例，若仍无法满足实例创建所需容量，则使任务在该执行节点等待，并在后续控制时隙重试，任务超过期限时进行超时处理；

8、s5、根据完成时间不晚于实际物理机会窗口关闭时刻的有效最终处置任务数量是否达到预设数量，确定闭环结果，并根据闭环时间、资源压力、期限违约、调度周期结束时的节点剩余能量和背景业务拒绝情况形成调度评价。

9、在本发明的一些实施例中，所述步骤s1中的事件门状态包括检测阶段、识别阶段、跟踪与融合评估阶段以及最终处置阶段，维护所述目标任务链的事件门状态包括：

10、在所述检测阶段，当所述检测任务完成结果对应的检测置信度达到检测阈值且至少两类感知来源被覆盖时，转入所述识别阶段；

11、在所述识别阶段，当所述识别任务完成结果对应的识别置信度达到识别阈值且至少两类感知来源被覆盖时，转入所述跟踪与融合评估阶段；

12、在所述跟踪与融合评估阶段，当跟踪新鲜度、连续稳定时隙数和跟踪来源覆盖均满足预设条件，且有效融合评估任务数量达到数量阈值、威胁置信度达到威胁阈值时，转入所述最终处置阶段。

13、在本发明的一些实施例中，在所述步骤s2中，所述源节点在满足以下任一条件时，取得路由决策触发状态：

14、本地可见任务队列的队首出现尚未准入的任务；

15、上一持续路由动作因本地执行准入时隙结束、首跳传输完成、任务被拒绝、任务超时或路径失败而到达实际终止时隙；

16、原执行路径在任务数据的首跳传输完成前发生链路中断。

17、在本发明的一些实施例中，在步骤s2中，无服务器执行节点上的每次函数调用独占一个容器实例；当任务到达执行节点后，若存在同一函数类型的空闲热实例且cpu存在可用并发槽位，则绑定该实例；当存在同一函数类型的空闲热实例但cpu无可用并发槽位时，任务继续等待；当不存在同一函数类型的空闲热实例时，在能量及物理存储条件允许的情况下创建冷启动实例，否则继续等待；

18、所述容器实例调用完成后，形成待决容器事件并将其加入待决容器事件队列；在作出释放或保活决定前，所述容器实例保持不可复用状态；

19、当选择保活容器实例时，则将所述容器实例转为空闲热实例并记录其到期时刻；当选择释放容器实例时，则销毁实例。

20、在本发明的一些实施例中，所述步骤s3包括以下步骤：

21、s31、在所述最终处置阶段，所述规划节点根据目标当前位置、当前速度、速度边界、活动区域边界和运动模型，预测目标进入最终处置区域的进入时隙和离开所述最终处置区域的离开时隙，以形成所述预测物理机会窗口；

22、s32、按照预设候选间隔，在所述预测物理机会窗口内生成最终处置候选任务；

23、s33、根据更新后的目标位置和速度更新所述预测物理机会窗口；当更新后的可用时隙数量不足以容纳预设的剩余候选任务数量时，则减少尚未生成的候选任务数量，使其不超过更新后的可用时隙数量。

24、在本发明的一些实施例中，所述步骤s4中按照预设事件处理顺序推进系统状态包括：

25、在一个控制时隙中依次执行：处理上一时隙区间结束时产生的任务完成事件并形成待决容器事件；处理所述待决容器事件对应的释放或保活动作；接收新到达任务和新生成的最终处置候选任务；处理取得路由决策触发状态的源节点的准入和执行路径动作；执行实例创建、传输、排队、冷启动和计算；处理任务超时事件、链路中断、实例到期和能量状态变化；更新目标位置；在所述目标任务链处于最终处置阶段时，更新预测物理机会窗口；更新实际物理机会窗口和事件门状态。

26、在本发明的一些实施例中，在步骤s4中，对无服务器执行节点物理存储不足的处理包括：

27、当预计创建实例后的物理存储占用超过所述无服务器执行节点的物理存储容量时，按照容器实例剩余生存时间升序、实例关联函数类型的预设优先级由低到高以及实例标识升序的顺序逐级排序，并依次释放空闲热实例；

28、当释放空闲热实例后仍无法满足创建实例所需的物理存储容量时，暂不创建实例，并将任务保留在所述无服务器执行节点的等待队列中；

29、在后续控制时隙中，重新尝试为所述等待队列中的任务绑定同一函数类型的空闲热实例或创建冷启动实例；任务超过期限时，将其标记为超时并释放该任务占用的相关资源。

30、在本发明的一些实施例中，提供了一种海上边缘计算的事件门控任务链闭环调度系统，用于实现上述的事件门控任务链闭环调度方法，包括：

31、事件门状态维护模块，用于维护目标任务链的事件门状态并触发后续任务的调度；

32、局部观测模块，用于获取各节点在当前时隙可获得的局部观测；

33、源端调度模块，用于在源节点取得路由决策触发状态时确定任务准入结果并选择执行路径；

34、容器控制模块，用于在无服务器执行节点检测到容器调用完成事件时决定释放或保活容器实例；

35、窗口规划模块，用于生成所述预测物理机会窗口并生成最终处置候选任务；

36、状态推进模块，用于按控制时隙内的预定步骤顺序推进系统状态，并在执行节点物理存储不足时，执行空闲热实例释放、任务等待重试及超时处理；

37、闭环判定模块，用于在完成时间不晚于所述实际物理机会窗口关闭时刻的有效最终处置任务数量达到预设阈值时，确定所述目标任务链闭环完成，并根据闭环时间、资源压力、期限违约、调度周期结束时的节点剩余能量和背景业务拒绝情况形成调度评价。

38、在本技术的一些实施例中，提供了一种电子设备，包括：

39、处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器及收发器；

40、所述存储器存储计算机执行指令；所述收发器用于收发数据；

41、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现上述的事件门控任务链闭环调度方法。

42、在本技术的一些实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现上述的事件门控任务链闭环调度方法。

43、本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

44、本发明以事件门状态组织检测、识别、跟踪、融合评估和最终处置任务，使调度评价直接对应实际物理机会窗口内的任务链闭环。

45、将源节点路由控制与执行节点的调用完成事件触发的容器生存时间控制分离，使两类控制分别按照实际触发事件和持续边界运行。

46、在线调度仅使用当前及历史位置、速度以及由此得到的预测结果，预先生成的未来真实轨迹和实际物理机会窗口关闭时刻不提供给在线策略或候选任务规划过程，从而避免未来真实状态直接参与在线决策。

47、结构动作掩码仅根据本地可验证的结构条件屏蔽不可行动作；当执行节点物理存储不足时，先按预设顺序释放空闲热实例，仍不能满足实例创建条件时将任务保留在等待队列，并在后续控制时隙重新尝试；同一控制时隙内的相关事件按照预设顺序处理，从而明确分散执行过程中资源不足及并发事件的处理方式。