202211431818X私有云环境下云边协同计算资源分配系统与方法.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN115714772A
(43)申请公布日2023.02.24
(21)申请号202211431818.X
(22)申请日2022.11.16
(71)申请人武汉理工大学深圳研究院
地址518000广东省深圳市南山区粤海街
道高新南四道19号深圳虚拟大学园大
楼A610室
(72)发明人石兵夏一鸣乐琦潘玉婷
李秉臻
(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务
所(特殊普通合伙)42222
专利代理师张辰
(51)Int.Cl.
H04L67/10(2022.01)
H04L67/1074(2022.01)
H04L47/6275(2022.01)
权利要求书3页说明书5页附图3页
(54)发明名称
私有云环境下云边协同计算资源分配系统
与方法
(57)摘要
本发明公开了一种私有云环境下云边协同
计算资源分配系统与方法，分配合理的边缘计算
和云计算资源，该分配策略能够在满足用户提交
的计算需求和计算时长的前提下，最小化云边协
同计算的长期运行成本。在私有云环境下云边协
同资源分配系统获取动态用户提交的任务信息，
根据当前系统的边缘节点剩余计算容量和私有
云计算成本，进行任务资源决策，即决定有多少
任务由边缘节点进行处理，有多少任务由私有云
进行处理；然后使用基于深度强化学习的资源分
配算法，生成私有云环境下的资源分配，并将资
源分配结果返回给用户提交的任务，进行计算，
最后用户提交任务得到计算结果。该方法能够在
用户请求动态到达的情况下有效地分配资源从
而降低运行成本。
CN115714772A
CN115714772A权利要求书1/3页

1.一种私有云环境下云边协同计算资源分配系统，其特征在于：包括用户提交任务信
息单元、系统边缘节点计算资源统计单元、系统任务资源决策单元、系统资源成本计算单
元、系统资源分配单元、用户任务执行单元；
所述用户提交任务信息单元，用于系统获取用户随机到达并提交任务信息到边缘节点
请求计算资源；所述系统边缘节点计算资源统计单元，用于系统统计当前剩余的边缘节点
资源容量；所述系统任务资源决策单元，用于系统对其任务进行资源分配的决策过程，其中
任务的一部分由边缘节点本身承担计算任务，另外一部分由边缘节点向云节点租赁并承担
计算任务，从而最小化云边协同计算的长期成本；所述系统资源成本计算单元，用于资源分
配决策决定后，计算私有云节点为协作边缘节点进行计算提供给边缘节点的计算资源的物
理成本；所述系统资源分配单元，用于根据系统任务资源决策单元的决策结果对计算任务
进行资源分配；所述用户任务执行单元，用于用户请求的计算任务获得系统所分配的计算
资源，并完成任务计算。
2.一种私有云环境下云边协同计算资源分配方法，应用于如权利要求1所述的私有云
环境下云边协同计算资源分配系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：用户向私有云环境
下云边协同资源分配系统提交计算任务的信息；步骤2：私有云环境下云边协同资源分配系
统收到用户提交的任务，并统计当前系统中边缘节点的剩余资源；步骤3：私有云环境下云
边协同资源分配系统根据当前边缘节点的剩余资源和任务信息、此时长槽内私有云的计算
成本及边缘节点剩余容量情况，决定有多少任务由边缘节点进行处理，有多少任务由私有
云进行处理；步骤4：私有云环境下云边协同资源分配系统计算私有云节点为协作边缘节点
进行计算提供给边缘节点的计算资源的物理成本；步骤5：私有云环境下云边协同资源分配
系统使用私有云协同环境下的资源分配算法进行计算资源分配；步骤6：用户获得系统所分
配的计算资源，对任务进行计算处理，得到任务实现结果，即用户提交分配计算资源任务完
成。
3.根据权利要求2所述的私有云环境下云边协同计算资源分配方法，其特征在于：步骤
1中所述用户向私有云环境下云边协同资源分配系统提交计算任务的信息，生成任务的方
法包括以下子步骤：
步骤1.1：将系统服务周期内的时长离散化为T个时长槽；
步骤1.2：在每个时长槽t，用户随机到达并提交任务信息到边缘节点请求计算资源，在
时长槽t，用户提交的任务信息表示为：

Dt＝(dt,lt)(1)

其中，dt表示用户提交的任务信息中请求的虚拟机数量，lt表示计算任务持续的时长。
4.根据权利要求2所述的私有云环境下云边协同计算资源分配方法，其特征在于：步骤
2中所述私有云环境下云边协同资源分配系统统计当前系统的边缘节点剩余资源，其具体
方法包括以下子步骤：
步骤2.1：确定t‑1时刻任务边缘节点处理的虚拟机数量则由云节点协同处理的虚

拟机数量表示为时长槽t‑1开始时边缘节点的剩余容量为et‑1，若在执行资源分配操作
时边缘节点已无可用资源时会将到达的计算任务全部交由云服务进行处理