一种面向工业任务边缘节点的计算资源架构及调度方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115865933A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211410302.7(22)申请日2022.11.11(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路(72)发明人崔禾磊彭文颖陈亚兴於志文邢涛郭斌(74)专利代理机构西安凯多思知识产权代理事务所(普通合伙)61290专利代理师刘新琼(51)Int.Cl.H04L67/1008(2022.01)H04L67/12(2022.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种面向工业任务边缘节点的计算资源架构及调度方法(57)摘要本发明涉及一种面向工业任务边缘节点的计算资源架构及调度方法，属于工业互联网边缘计算领域。本发明提出了一个新的边缘计算架构，具有一个轻量级的发现协议；它在边缘节点上安装了轻量级的容器，同时获得关于边缘计算节点的信息，以方便后续对资源的使用和管理；对异构边缘计算节点的算力资源进行了抽象和重新整合，以衡量其计算能力。这样，工业任务才能被有效地分配到所需的边缘资源，同时最大限度地利用算力资源。CN115865933ACN115865933A权利要求书1/2页1.一种面向工业任务边缘节点的计算资源架构，其特征在于包括工业设备层、资源抽象层和资源控制层，边缘节点分布在工业设备层中，将在边缘节点发现的算力资源在资源抽象层进行抽象和重整，将边缘计算节点的算力资源在资源控制层进行管理；资源控制层包括四个模块，分别为管理模块、监测模块、存储模块和调度模块，所述管理模块用来发现边缘节点，收集边缘节点的算力资源，并且将这些信息提供给资源抽象层；所述监测模块是用来监测边缘节点的资源使用情况，并向管理模块进行反馈；所述存储模块存储已发现的边缘节点的信息，封装任务执行过程中动态变化的资源信息，方便其他模块来执行插入、修改和查看；所述调度模块将工业任务分配给适当的边缘节点，它基于任务‑资源匹配度来生成调度策略，然后执行相应的调度操作。2.根据权利要求1所述的一种面向工业任务边缘节点的计算资源架构，其特征在于：发现边缘节点的算力资源具体如下：第一，在边缘节点上安装一个计算资源管理器；执行主节点发出的命令，并将执行结果返回给主节点；第二，对发现的边缘节点进行集合，并通过计算资源管理器使它们可以公开访问；第三，在一个边缘节点上部署一个容器，使边缘节点上的算力资源可以使用和管理。3.一种由权利要求1所述的架构实现的面向工业任务边缘节点的计算资源调度方法，其特征在于步骤如下：步骤1：对CPU、GPU、RAM、Memory、I/O的读写速度以及bandwidth进行统一化管理，采取的方式是表现出节点可用资源的总和：其中，Ei示某个边缘节点上资源总量，表示某个边缘节点上CPU个数，表示某个边缘节点上GPU个数，表示某个边缘节点上的存储速度，表示某个边缘节点上的读写速度，表示某个边缘节点上的带宽大小；步骤2：监测模块的资源度量监测模块在任务执行期间检测边缘节点的资源变化，更具体地说，它记录了边缘节点中剩余资源的信息，并将这些信息及时发送到管理模块；管理模块随之将其更新到存储模块，剩余资源度量是通过更新边缘节点中剩余资源的最新信息；步骤3：工业任务的资源度量工业任务完成该任务所需的资源是可以衡量的，这种资源度量用以下方式表示：其中，α1+α2+α3＝1，α1表示权重，表示该工业任务执行任务所需要的CPU资源，2CN115865933A权利要求书2/2页表示该工业任务执行任务所需要的GPU资源，表示该工业任务执行任务所需要的RAM资源，表示该工业任务执行任务所需要的I/O资源，表示该工业任务执行任务所允许的最大时延，表示该工业任务执行任务所需要的带宽资源；步骤4：采用按工业任务类型对算力资源进行度量，根据相似任务运行时的信息推测得到任务资源需求，细化资源量的匹配粒度，按需求匹配资源，通过运行时资源监控、分配策略调整，以提高资源利用率和任务并行数目。4.根据权利要求3所述的面向工业任务的边缘计算资源调度方法，其特征在于：所述的工业任务类型包括计算密集型、时延敏感型以及带宽密集型三类。5.一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1所述的方法。6.一种计算机可读存储介质，其特征在于存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求1所述的方法。3CN115865933A说明书1/5页一种面向工业任务边缘节点的计算资源架构及调度方法技术领域[0001]本发明属于工业互联网边缘计算领域，涉及工业边缘计算资源调度方法，通过改造传统边缘计算框架，发现边缘