云-边协同的边缘计算任务分配方法、系统及存储介质与流程

技术特征：
1.云
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边协同的边缘计算任务分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，计算边缘节点的计算任务与服务器在各自通信覆盖范围内对彼此的偏好值，获得边缘节点的计算任务对服务器的偏好值列表以及服务器对边缘节点的计算任务的偏好值列表；步骤2，对边缘节点的计算任务进行预匹配步骤201，将所有计算任务和服务器均初始化为自由者；步骤202，随机选择一个边缘节点，该边缘节点需满足：在边缘节点的计算任务对服务器的偏好值列表中至少有一个服务器没有拒绝该边缘节点的计算任务；若无自由边缘节点可选，则算法结束，所述自由边缘节点指未匹配服务器的边缘节点；步骤203，经步骤202选中的边缘节点的计算任务向其偏好列表中尚未拒绝自己且偏好值最小的服务器提出服务请求，若无服务器可选，则返回步骤202；否则执行步骤204；步骤204，服务器从所有向自己提出请求的计算任务中选择偏好值排名靠前的不多于q
s
个计算任务，作为预匹配结果，同时拒绝其他计算任务；其中，偏好值排名按照从小到大排列；q
s
表示每个服务器可支持的计算任务数量；步骤205：重复上述步骤202至步骤204，直至完成所有边缘节点计算任务的预匹配；步骤3，对计算任务进行转移，获得更优的匹配结果步骤301，对于每一个计算任务，更新该计算任务对其偏好值列表中所有服务器的偏好值，获得更新后的计算任务对服务器的偏好值列表；其中更新后的计算任务对服务器的偏好值为该计算任务在步骤1计算得到的偏好值与该计算任务的等待时间之和；步骤302，根据步骤301更新后的计算任务对服务器的偏好值列表，确定每一个计算任务的转移候选服务器集合；所述转移候选服务器集合为该计算任务对应的更新后的计算任务对服务器的偏好列表中，排名先于步骤2的预匹配阶段中该计算任务所匹配服务器的服务器集合；步骤303，随机选择一个边缘节点，该边缘节点需满足：边缘节点的计算任务的转移候选服务器集合不为空；若无边缘节点可选，则算法结束；步骤304，经步骤303选中的边缘节点的计算任务，选择其转移候选服务器集合中尚未拒绝转移且偏好值最小的候选服务器，若无候选服务器可选，则返回步骤303；否则执行步骤305；步骤305，若选择的候选服务器同时满足条件1和条件2，则该计算任务可转移到候选服务器，否则该计算任务被拒绝，不发生转移，返回步骤304选择下一个候选服务器；条件1：可转移的候选服务器当前服务的计算任务数量未达上限；条件2：转移涉及的两个服务器在计算任务转移后的效用值之和大于计算任务转移前的效用值之和；最后获得所有计算任务的匹配结果。2.如权利要求1所述的云
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边协同的边缘计算任务分配方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：步骤101，采用式(1)获得第i个边缘节点的计算任务v
i
对第m个服务器s
m
的偏好值
式(1)中，α、β、χ均表示系统参数，表示第i个边缘节点到第m个服务器s
m
的传输速率；表示计算任务v
i
的计算量；表示计算任务v
i
需要传输的数据量；表示计算任务v
i
的完成时间约束；表示服务器s
m
的计算能力；表示服务器s
m
的计算成本；m＝1,2,...,m，m为服务器的总数量；i＝1,2,
…
,n，n为计算任务的总数量；按照公式(1)，获得所有计算任务对其通信覆盖范围内所有服务器的偏好值；步骤102，采用式(2)计算第m个服务器s
m
对第i个边缘节点计算任务v
i
的偏好值的偏好值式(2)中，为第m个服务器到第i个边缘节点的传输速率，按照公式(2)，获得所有服务器对其覆盖通信范围内所有计算任务的偏好值；步骤103，构建边缘节点v
i
与服务器s
m
之间的偏好列表。3.如权利要求2所述的云
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边协同的边缘计算任务分配方法，其特征在于，所述步骤101中，传输速率其中，b为信道带宽，为第i个边缘节点到第m个服务器的传输功率，为第i个边缘节点到第m个服务器的传输距离、ε为噪声方差，k为关于信道的常数参数。4.如权利要求1所述的云
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边协同的边缘计算任务分配方法，其特征在于，所述步骤402中，服务器s
m
的效用值采用式(5)计算，其中，u({μ(s
m
)})表示服务器s
m
的效用值；表示服务器s
m
对边缘节点计算任务v
i
的偏好值；μ(s
m
)表示服务器s
m
匹配的计算任务的集合。5.云
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边协同的边缘计算任务分配系统，其特征在于，包括以下模块：偏好列表构建模块，用于构建边缘节点的计算任务对服务器的偏好值列表以及服务器对边缘节点的计算任务的偏好值列表；计算任务预匹配模块，用于对边缘节点的计算任务与服务器进行预匹配，具体包括以下子模块：初始化子模块，用于将所有计算任务和服务器均初始化为自由者；边缘节点随机选择子模块，用于根据以下条件挑选边缘节点，所述条件为：在边缘节点的计算任务对服务器的偏好值列表中至少有一个服务器没有拒绝该边缘节点的计算任务；计算任务请求子模块，用于将边缘节点随机选择子模块挑选出的计算任务向该计算任务的偏好列表中尚未拒绝自己且偏好值最小的服务器提出服务请求；判断子模块，用于判断计算任务请求子模块中是否有服务器可请求，若无，调用边缘节
点随机选择子模块，否则调用服务器匹配子模块；服务器匹配子模块，用于服务器选择合适的计算任务作为预匹配结果，同时拒绝其他计算任务；所述选择原则为：每个服务器从所有向自己提出请求的计算任务中选择偏好值排名靠前的不多于q
s
个计算任务；计算任务转移模块，用于对计算任务非匹配库中的计算任务进行转移，获得更优的匹配结果，具体包括以下子模块：偏好值更新子模块，用于每一个计算任务对其偏好值列表中所有服务器的偏好值，获得更新后的计算任务对服务器的偏好值列表；其中更新后的计算任务对服务器的偏好值为该计算任务在偏好列表构建模块得到的偏好值与该计算任务的等待时间之和；转移候选服务器选取子模块，用于确定每一个计算任务的转移候选服务器集合；所述转移候选服务器集合为该计算任务对应的更新后的计算任务对服务器的偏好列表中，排名先于计算任务预匹配模块中该计算任务所匹配服务器的服务器集合；被转移计算任务随机选择子模块，用于根据以下条件挑选被转移的边缘节点的计算任务，所述条件为：边缘节点的计算任务的移候选服务器集合不为空；转移候选服务器选择子模块，用于选择计算任务可转移的候选服务器，具体选择原则为：首先，计算任务选择其转移候选服务器集合中尚未拒绝转移且偏好值最小的候选服务器；然后，选择的候选服务器需同时满足条件1和条件2，条件1：可转移的候选服务器当前服务的计算任务数量未达上限；条件2：转移涉及的两个服务器在计算任务转移后的效用值之和大于计算任务转移前的效用值之和；计算任务转移子模块，用于将计算任务转移至转移候选服务器选择子模块确定的候选服务器；计算任务匹配库，用于存储匹配成功的计算任务匹配结果。6.如权利要求5所述的云
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边协同的边缘计算任务分配系统，其特征在于，所述偏好列表构建模块中，采用式(1)获得第i个边缘节点的计算任务v
i
对第m个服务器s
m
的偏好值的偏好值采用式(2)计算第m个服务器s
m
对第i个边缘节点计算任务v
i
的偏好值的偏好值式(2)中，为第m个服务器到第i个边缘节点的传输速率，7.如权利要求5所述的云
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边协同的边缘计算任务分配系统，其特征在于，所述转移候选服务器选择子模块中，服务器s
m
的效用值采用式(5)计算，
其中，u({μ(s
m
)})表示服务器s
m
的效用值；表示服务器s
m
对边缘节点计算任务v
i
的偏好值；μ(s
m
)表示服务器s
m
匹配的计算任务的集合。8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有权利要求1至4任一项所述的云
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边协同的边缘计算任务分配方法程序，当权利要求1至4任一项所述的云
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边协同的边缘计算任务分配方法程序被处理器执行时，实现权利要求1至4任一项所述的云
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边协同的边缘计算任务分配方法的具体步骤。

技术总结
本发明公开了云


技术研发人员：尹小燕 王培勇 贺帅帅 南鑫 李阳 金博 崔瑾 陈晓江 房鼎益
受保护的技术使用者：西北大学
技术研发日：2021.07.28
技术公布日：2021/11/4