面向移动应用的边缘云服务迁移策略研究

发布时间：2020-07-31 19:48

【摘要】：随着5G技术与人工智能技术的进一步发展,虚拟现实、人脸识别、情绪识别等新兴应用的低时延需求,以及云游戏这类应用对服务器的内存资源需求,都给现存的网络提出了挑战。为了应对这些挑战,移动边缘计算应运而生。移动边缘计算是一种以云计算技术为核心,将服务器部署在用户周围的小基站、路由器等网关节点上的云计算平台。与传统的云服务相比,边缘云提供的服务能显著降低延时保证稳定传输。为了保证边缘云的服务质量,需要部署大量的边缘云服务器,导致单个边缘云计算节点的计算与存储资源十分有限。此外由于用户的移动性,许多时延敏感型应用服务需要跟随用户一起迁移,频繁的迁移会降低边缘计算节点的资源利用效率,影响了用户体验。针对以上问题,对边缘云服务迁移策略展开了研究。首先考虑到高负载状态会导致边缘计算节点无法满足一些服务的低延时需求,因此根据用户的移动性、边缘云计算节点资源变化的周期性以及应用弹性特性,建立了以减轻边缘计算节点高负载为目标的系统模型。其次综合考虑低阶马尔可夫模型和不同时刻内存状态之间的影响,提出物理机内存负载预测算法,并结合服务迁移收益与动态规划算法,提供最佳的边缘云服务迁移策略。此策略能够避免大量用户服务迁移导致边缘云节点高负荷运行状态,提高整个系统的资源利用率。最后,选取了4个典型服务迁移策略进行仿真实验,证明了该策略的有效性,并分析了不同策略下的最大用户承载数、云服务质量、平均用户服务数据迁移量以及平均时延等指标。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP3
【图文】：

用户群,接入网络,计算资源,核心

华中科技大学硕士学位论文2 相关技术概述云计算系统架构概述云”、“边缘云”和“用户终端”是组成移动边缘计算架构的。“核心云”相当于一个主管，它了解每个边缘云服务器的以及运行的服务，负责协调边缘云之间的服务。同时它也可以计算任务。“边缘云”是通过遍布在不同区域、不同网域中的成，专门响应该区域中用户的所有服务的请求，快速灵活地为

系统架构,计算节点,管理节点

华中科技大学硕士学位论文算法和边缘云服务迁移算法，对计算节点的服务迁移请求做出应答，使其能迁移分辨率大小的服务到下一个计算节点。边缘计算节点用于采集物理机资源负载的历史记录，并定时上传到管理节点。管理节点就会不断的更新自己的边缘计算节点负载数据库，使得整个系统始终适应当前的环境。

均匀分布,模拟人,流量曲线

(a)边缘节点 1 的人流量 (b)边缘节点 2 的人流量图 4.1 模拟人流量曲线图根据帕累托法则（Pareto Principle）。本文假定实验开始时 20%的用户使用辨率的移动程序，80%的用户使用的是低分辨率的移动服务。其它的参数设参数名参数含义参数取值延迟参数 200 、、通信开销参数 -1、1、0.8 、、迁移开销参数 0.4、0.1、1.1 、、开销修正系数 2、1、5 MEC 服务器最大内存空间 70000 用户 i 的服务期望服从[0,5]的均匀分布

【参考文献】