CN107360235B - 一种基于可靠性分级的任务迁移方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于可靠***组合的任务迁移方法，具体步骤为：1)输入任务拓扑图，并进行初始化；2)从初始节点开始判断，计算节点v_i在移动设备本地能耗，在云端的计算能耗；3)如果当前节点v_i的本地能耗小于在云端的计算能耗，计算节点的传输时间Ti^tre,判断Ti^tre是否≤C，如果小于等于C，则将任务vi迁移到云端计算，且判断v_i可靠等级，根据v_i的可靠等级Li，计算与Li相对应的传输能耗；其中，C为一个常数。4)重复上述步骤，直到任务拓扑图的最后一个节点遍历完为止。

Description

一种基于可靠性分级的任务迁移方法

技术领域

本发明涉及移动云计算领域，特别涉及一种基于可靠性分级的任务迁移方法。

背景技术

移动计算的快速发展成为IT技术以及商业和工业领域发展的强大趋势。但是，由于移动设备物理尺寸的限制，意味着其计算资源(如：电池容量，内存，带宽)是有限的。这些有限的计算资源，会影响移动用户的体验。资源匮乏的应用和资源受限的移动设备之间的紧张，会对未来的移动平台开发构成了重大挑战。移动云计算被视为解决这一挑战一种有前景的方法。通过无线接入，迁移到资源丰富的云基础设施中计算，移动云计算可以增强移动设备对资源需求应用程序的能力。

在移动云计算环境下，研究人员按照移动应用程序的执行顺序，将程序划分为由若干个任务组成的任务拓扑结构，然后通过任务是否迁移的条件，决定任务在设备本地计算执行还是通过将任务迁移到云中计算执行，以降低移动设备的能耗和工作负载。先前研究人员的研究关注点在于如何调度任务在移动设备本地执行和云端中执行，使移动设备的能耗最小或者是任务总时延最小。而把任务在传输通道的选择上进行了抽象，用传输时延代替，但是这是不符合现实的，因为在实际的网络通信中，网络信道是有限的，不适当的信道分配会导致信道过载，从而移动设备的传输能耗大。

在移动云计算的环境中，有些信息只需要较低的带宽通信，并且在大多数时间里这些信息是冗余的，或者是不太重要的。但是，在一些重要的事情中的信息是非常重要的，需要非常高的可靠性等级。现有的任务迁移方法中，没有针对任务的可靠等级，分配相应的传输资源，这样会造成有些信道的过载，有些信道闲置，而影响用户的服务体验和资源的分配不均。

发明内容

本发明中提出可靠***组合的方法，对不同可靠性等级的任务进行通信资源分级分配。在保证应用程序可靠性的基础上，通过降低低级别可靠性等级的任务传输功率(增大了误码率)，减少了能量消耗。

一种基于可靠***组合的任务迁移方法，具体步骤为：

1)输入任务拓扑图，并进行初始化；

2)从初始节点开始判断，计算节点v_i在移动设备本地能耗，在云端的计算能耗；

3)判断v_i的可靠等级，根据v_i的可靠等级Li，计算与Li相对应的传输能耗E_i ^tre，计算节点的传输时间Ti^tre；

4)如果传输能耗E_i ^tre和云端的计算能耗E_i ^C小于本地能耗E_i ¹，并且Ti^tre≤C，则将任务vi迁移到云端计算；否则任务vi在移动设备本地计算；

5)跳回步骤2)，重复上述步骤，直到任务拓扑图的最后一个节点遍历完为止。

所述方法用于对任务是否进行迁移进行判断，同时如果当前任务决定迁移到云中计算，则根据任务可靠等级分配相应的传输信道给它，以便充分利用通信资源。

本发明相对于现有技术的优点及效果：应用可靠服务组合，对不同可靠性等级的任务进行通信资源分级分配。在保证应用程序可靠性的基础上，通过降低较低级别可靠性等级的任务传输功率，减少了能量消耗。

附图说明

图1是本发明的任务规约图；

图2是本发明的一种基于可靠***组合的任务迁移方法流程图；

图3是移动云计算环境下移动应用程序的任务迁移示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

为了快速高效的处理基于可靠服务组合的移动云计算任务迁移问题，本发明针对移动应用程序的细粒度任务拓扑图进行规约，得到带可靠性等级标记的粗粒度任务规约图。

可靠服务组合：为用户提供分层或可组合的可靠***。因此某些应用程序的任务可以划分成不同的级别，以确保服务组合。例如，在一个基于视频或图像帧的对象识别应用程序中，第一级可靠性水平的服务与危险障碍的识别任务相对应，第二级可靠性水平的服务是地标识别任务。

具体的，为了保证任务之间的合作关系(cooperation)不发生变化，我们给任务标注了等级(L1，L2，…)，并定义了强合作关系(strong-cooperation)和弱合作关系(weak-cooperation)。

其中，L1可靠性的任务是应用程序最主要的任务，级别提供用户最基本的服务；L2可靠性级别以及更低级别的任务是应用程序的补充任务，目的是为用户提供内容丰富多样化的附加服务。

强合作关系(strong-cooperation)：强合作关系是相同级别任务之间的连接关系。如果两个任务之间是强连接关系，那么父节点任务数据传输完成后子节点任务才能执行。

弱合作关系(weak-cooperation)：弱合作关系是不同级别任务之间的连接关系。如果两个任务之间是弱连接关系，那么子节点的任务不必等待父节点传输数据也能执行基本功能。

我们任务图的规约过程如下图所示：

如图1(1)所示为一般拓扑图。通过图1(1)我们可以看出，任务2是L1级别可靠性任务，任务1是L2级别可靠性任务。任务31是任务32的拓展。如图1(2)所示，任务31和32可以被规约成任务3。于是，规约后的任务3是L1级别可靠性任务，任务2和任务3之间是强合作关系，任务1和任务3之间是弱合作关系。

本发明用有向无环图G＝(V，A)来表示移动应用程序任务拓扑图。V＝{v₁，v₂，...，v_n}表示的是n个任务的集合，任务的属性被定义为一个三元组v_i＝(x_i，w_i，l_i)。其中，x_i表示任务v_i的执行方式，即x_i＝0，任务v_i在移动设备端执行；x_i＝1，任务vi在云端执行。w_i表示任务v_i完成所需要的CPU时钟周期数。l_i表示任务v_i的可靠性等级(假定应用中存在m个任务可靠性等级，l_i∈{L1，L2，..，Lm})。本发明只给任务标记L1，L2两个等级。dij表示的是任务v_i和任务v_j之间的数据传输量。P^L1表示L1等级任务的传输功率，P^L2表示L2等级任务的传输功率。C为一个常数。

目标：min(E)

限制条件：

Ti^tre≤C

任务vi的时间消耗表示：

当x_i＝0时，T_i记为T_i ¹，当x_i＝1时，T_i记为T_i ^C

任务vi的计算能耗表示：

当x_i＝0时，E_i记为E_i ¹，当x_i＝1时，E_i记为E_i ^C

任务vi的传输时间消耗表示：

任务vi的传输能耗表示：

一种基于可靠***组合的任务迁移方法，具体步骤为：

1)输入任务拓扑图，并进行初始化；

2)从初始节点开始判断，计算节点v_i在移动设备本地能耗E_i ¹，在云端的计算能耗E_i ^C；

3)判断v_i的可靠等级，根据v_i的可靠等级Li，计算与Li相对应的传输能耗E_i ^tre，计算节点的传输时间Ti^tre；

4)如果传输能耗E_i ^tre和云端的计算能耗E_i ^C小于本地能耗E_i ¹，并且Ti^tre≤C，则将任务vi迁移到云端计算；否则任务vi在移动设备本地计算；

5)跳回步骤2)，重复上述步骤，直到任务拓扑图的最后一个节点遍历完为止。

如图2所示，所述方法用于对任务是否进行迁移进行判断，同时如果当前任务决定迁移到云中计算，则根据任务可靠等级分配相应的传输信道给它，以便充分利用通信资源。

移动应用的任务迁移：根据移动应用程序执行顺序将应用程序划分成若干任务的拓扑。该任务拓扑可以将子任务通过迁移到云端计算以节约计算代价，如图3为移动应用程序进行任务迁移的示意图。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于可靠***组合的任务迁移方法，其特征在于，具体步骤为：

1)输入任务拓扑图，并进行初始化；

2)从初始节点开始判断，计算节点vi在移动设备本地能耗Ei1，在云端的计算能耗EiC；

3)判断vi的可靠等级，根据vi的可靠等级Li，计算与Li相对应的传输能耗Eitre，计算节点的传输时间Titre；

4)如果传输能耗Eitre和云端的计算能耗EiC小于本地能耗Ei1，并且Titre≤C，则将任务vi迁移到云端计算；否则任务vi在移动设备本地计算；

5)跳回步骤2)，重复上述步骤，直到任务拓扑图的最后一个节点遍历完为止；

所述任务拓扑图为带可靠性等级标记的粗粒度任务规约图，针对移动应用程序的细粒度任务拓扑图进行规约得到；

为保证任务之间的合作关系不发生变化，任务标注等级(L1，L2，…)，并定义强合作关系和弱合作关系；

其中，L1可靠性的任务是应用程序最主要的任务，级别提供用户最基本的服务；L2可靠性级别以及更低级别的任务是应用程序的补充任务，目的是为用户提供内容丰富多样化的附加服务；

强合作关系：强合作关系是相同级别任务之间的连接关系；如果两个任务之间是强连接关系，那么父节点任务数据传输完成后子节点任务才能执行；

弱合作关系：弱合作关系是不同级别任务之间的连接关系；如果两个任务之间是弱连接关系，那么子节点的任务不必等待父节点传输数据也能执行基本功能。

2.如权利要求1所述的一种基于可靠***组合的任务迁移方法，其特征在于，所述方法用于对任务是否进行迁移进行判断，同时如果当前任务决定迁移到云中计算，则根据任务可靠等级分配相应的传输信道给它，以便充分利用通信资源。

Images