大规模边缘计算设备资源调度管理研究

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边缘设备资源调度管理是指以边缘计算设备为基本单元,调度管理设备固有的计算、存储和网络等资源以及调度设备内部运行时计算任务。在大多数设备管理系统中,均存在无法妥善解决如何高效管理大规模异构边缘计算设备资源的问题。为了调度管理百万数量级别异构边缘计算设备中的计算和存储等资源,本文提出了一种针对大规模异构边缘计算设备的资源调度管理方案,并且根据方案实现了设备资源调度管理系统。本文主要工作如下:(1)在调度管理设备固有资源方面,通过对比分析边缘计算领域中设备资源调度管理方案的各自特点,将云计算资源能力和边缘计算分布能力相结合,提出云边端协同设备资源管理模式。该模式将整个资源管理系统划分为云端层,边缘层和设备层。云边端三者通过传输元数据实现协同工作。(2)在调度管理设备内计算任务方面,以计算卸载为核心思想,将遗传算法作为算法底座,通过优化算法中交叉变异等步骤,实现了计算任务调度算法,该调度算法使得边缘设备执行具体计算任务时耗时较短且自身能耗较低。(3)在系统实现过程中,通过轻量化和资源化管理服务组件生命周期等技术,编码实现了云端核心模块。边缘层则通过自定义设备模型资源、设备实例资源和资源映射关系,完成了边缘端设备资源接入设备管理系统流程中的各个环节。云边端三层所有功能模块均由底层边缘计算框架统一调度管理,最终达到协同工作状态。该设备资源调度管理方案和管理系统是云边一体化思想在管理大规模设备场景下的探索性应用,是边缘计算生态新生技术的综合性实践,对研究海量边缘计算设备资源调度管理具有借鉴意义。
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