面向延迟敏感型物联网应用的计算迁移策略

面向延迟敏感型物联网应用的计算迁移策略

论文摘要

针对云计算网络延迟较长、能耗过高和边缘服务器计算资源有限的问题,提出了一种提高延迟敏感型物联网(IoT)应用服务质量(QoS)的边缘-云合作的漂移加惩罚计算迁移策略(DPCO)。首先,建立物联网-边缘-云系统模型,对业务模式、计算任务所经历的传输延迟和计算延迟、系统产生的计算能耗和传输能耗等进行数学建模;然后,以系统能耗和任务平均延迟为优化目标,以边缘服务器的队列稳定性为限制条件构建边缘-云合作的计算迁移优化模型;接着,以优化目标为惩罚函数,基于李雅普诺夫稳定性理论推导出计算迁移优化模型的漂移加惩罚函数特性。最后,基于推导结果提出了DPCO计算迁移算法,通过每时隙选择使当前漂移加惩罚函数最小化的计算迁移策略来降低长期的单位时间能耗和缩短系统平均延迟。与轻流雾处理(LFP)、基准边缘计算(EC)、基准云计算(CC)策略相比,DPCO的系统能耗最低,约是CC策略的2/3;任务平均延迟也最小,可减少为CC的1/5。实验结果表明,DPCO能够有效降低边缘-云计算系统的能量消耗,减少计算任务的端到端延迟,满足延迟敏感型IoT应用的QoS要求。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 系统模型
  •   1.1 系统架构
  •   1.2 业务模型
  •   1.3 延迟模型
  •     1)传输延迟:
  •     2)计算延迟:
  •     3)端到端延迟:
  •     4)系统平均延迟:
  •   1.4 能耗模型
  •     1)边缘节点的计算能耗。
  •     2)云计算子系统的计算能耗。
  •     3)传输能耗:
  •     4)系统能耗:
  •   1.5 能耗-延迟均衡函数
  •   1.6 问题建模
  • 2 DPCO策略
  •   2.1 李雅普诺夫漂移加惩罚函数
  •   2.2 DPCO算法
  • 3 仿真实验与结果分析
  •   3.1 仿真环境
  •   3.2 能耗-延迟最小化vs控制参数
  •   3.3 不同任务交付率下的算法性能比较
  •   3.4 不同任务大小下的算法性能比较
  • 4 结语
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 郭棉,李绮琦

    关键词: 云计算,边缘计算,计算迁移,能量消耗,服务质量

    来源: 计算机应用 2019年12期

    年度: 2019

    分类: 信息科技

    专业: 电信技术,计算机软件及计算机应用

    单位: 广东石油化工学院电子信息工程学院

    基金: 广东省自然科学基金资助项目(2015A030310287),广东石油化工学院大学生创新创业培育计划项目(733149)~~

    分类号: TN929.5;TP391.44

    页码: 3590-3596

    总页数: 7

    文件大小: 1260K

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