【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及邊緣計(jì)算，具體是一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法。
技術(shù)介紹
1、隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，大量邊緣計(jì)算設(shè)備被部署在配電網(wǎng)絡(luò)中，用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和控制決策。然而，由于配電網(wǎng)絡(luò)的地理分布廣泛、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜，以及負(fù)載動(dòng)態(tài)變化等因素，導(dǎo)致邊緣計(jì)算設(shè)備的計(jì)算資源利用率不均衡。一些設(shè)備可能處于過(guò)載狀態(tài)，而另一些設(shè)備卻處于閑置狀態(tài)，這不僅降低了整體計(jì)算效率，還可能影響配電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，配電網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源有限，大量數(shù)據(jù)傳輸可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞，影響實(shí)時(shí)性要求高的任務(wù)執(zhí)行。如何在有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬條件下，實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算設(shè)備之間的負(fù)載動(dòng)態(tài)平衡，成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
2、此外，不同任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和執(zhí)行質(zhì)量要求各不相同，如何在保證高優(yōu)先級(jí)任務(wù)執(zhí)行質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)負(fù)載的整體均衡，也是一個(gè)棘手的問(wèn)題。這些問(wèn)題的解決不僅關(guān)系到配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率和可靠性，還直接影響到智能電網(wǎng)的整體性能和用戶(hù)體驗(yàn)。因此，如何設(shè)計(jì)一種高效、靈活、可擴(kuò)展的負(fù)載均衡方法，以適應(yīng)配電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜多變的運(yùn)行環(huán)境，成為當(dāng)前亟需突破的技術(shù)難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專(zhuān)利技術(shù)提出一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法。
2、本專(zhuān)利技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
3、一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，包括：
4、?s1:獲取配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的圖模型，所述圖模型中的節(jié)點(diǎn)表示邊緣計(jì)算設(shè)備，邊表示設(shè)備間的連接關(guān)系；
5
6、?s3:獲取邊緣計(jì)算設(shè)備的容量閾值，將所述負(fù)載性能比與所述容量閾值進(jìn)行比較，若所述負(fù)載性能比超出所述容量閾值，則將所述邊緣計(jì)算設(shè)備判定為過(guò)載設(shè)備，根據(jù)所述過(guò)載設(shè)備，獲取得到過(guò)載設(shè)備集合和過(guò)載設(shè)備集合的負(fù)載數(shù)據(jù)；
7、?s4:針對(duì)過(guò)載設(shè)備集合中的每個(gè)設(shè)備，通過(guò)圖模型搜索與每個(gè)設(shè)備相連的鄰近設(shè)備，獲取鄰近設(shè)備的負(fù)載性能比和計(jì)算存儲(chǔ)資源信息，根據(jù)所述負(fù)載性能比和計(jì)算存儲(chǔ)資源信息，選擇負(fù)載性能比最優(yōu)且滿足預(yù)設(shè)閾值的計(jì)算存儲(chǔ)資源信息的設(shè)備作為任務(wù)遷移目標(biāo)設(shè)備，并獲取遷移任務(wù)；
8、?s5:根據(jù)過(guò)載設(shè)備集合的負(fù)載數(shù)據(jù)，采用任務(wù)分類(lèi)算法，將遷移任務(wù)劃分為可遷移任務(wù)和不可遷移任務(wù)；
9、?s6:針對(duì)可遷移任務(wù)，采用啟發(fā)式算法生成任務(wù)遷移方案，獲取過(guò)載設(shè)備的全局任務(wù)分配表，根據(jù)任務(wù)遷移方案更新全局任務(wù)分配表，得到更新后的全局任務(wù)分配表；將不可遷移任務(wù)保留在當(dāng)前的過(guò)載設(shè)備上；
10、?s7:根據(jù)更新后的全局任務(wù)分配表，通過(guò)任務(wù)遷移接口，將可遷移任務(wù)遷移至任務(wù)遷移目標(biāo)設(shè)備；
11、?s8:持續(xù)監(jiān)測(cè)邊緣計(jì)算設(shè)備的負(fù)載性能比，如果負(fù)載性能比再次超出邊緣計(jì)算設(shè)備的容量閾值，則根據(jù)最新的負(fù)載數(shù)據(jù)、設(shè)備性能參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)帶寬信息，所述負(fù)載數(shù)據(jù)包括中央處理器利用率、內(nèi)存占用率和存儲(chǔ)空間使用率，重新執(zhí)行s2至s7，直到所有邊緣計(jì)算設(shè)備的負(fù)載性能比都在邊緣計(jì)算設(shè)備的容量閾值內(nèi)。
12、優(yōu)選的，還包括s9，采用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，設(shè)計(jì)獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)，獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)的計(jì)算公式為：
13、??(1)
14、?其中，表示獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)，、和分別為對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，表示全網(wǎng)負(fù)載均衡效果，表示任務(wù)執(zhí)行質(zhì)量，表示網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率；
15、通過(guò)獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)最優(yōu)的任務(wù)分配策略；將學(xué)習(xí)到的任務(wù)分配策略，根據(jù)實(shí)時(shí)的邊緣計(jì)算設(shè)備負(fù)載性能比、任務(wù)執(zhí)行質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率，動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)分配；若出現(xiàn)新的邊緣計(jì)算設(shè)備接入配電網(wǎng)絡(luò)，或設(shè)備性能參數(shù)發(fā)生變化，則獲取更新后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)，重新執(zhí)行s1至s8。
16、優(yōu)選的，在s1中使用圖數(shù)據(jù)庫(kù)neo4j建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的圖模型。
17、優(yōu)選的，在s2中通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控工具獲取每個(gè)邊緣計(jì)算設(shè)備的當(dāng)前負(fù)載數(shù)據(jù)、設(shè)備性能參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)帶寬信息。
18、優(yōu)選的，在s2中所述負(fù)載性能比計(jì)算公式為：
19、??(2)
20、?其中，表示負(fù)載性能比，、、表示權(quán)重系數(shù)，表示中央處理器利用率，表示內(nèi)存占用率，表示存儲(chǔ)空間使用率，表示設(shè)備性能參數(shù)。
21、優(yōu)選的，在s4中通過(guò)neo4j的圖搜索算法針對(duì)過(guò)載設(shè)備集合中的每個(gè)設(shè)備，搜索與每個(gè)設(shè)備相連的鄰近設(shè)備。
22、優(yōu)選的，在s5中過(guò)載設(shè)備集合的負(fù)載數(shù)據(jù)，采用k-means聚類(lèi)算法將遷移任務(wù)劃分為可遷移任務(wù)和不可遷移任務(wù)，預(yù)設(shè)資源占用量超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值或設(shè)定響應(yīng)時(shí)間要求超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值的任務(wù)被標(biāo)記為不可遷移任務(wù)，其余任務(wù)標(biāo)記為可遷移任務(wù)。
23、優(yōu)選的，在s6中針對(duì)可遷移任務(wù)，采用貪心算法生成任務(wù)遷移方案，每次選擇負(fù)載性能比最高、資源需求最小的可遷移任務(wù)，將其分配給負(fù)載性能比最優(yōu)且資源大的遷移目標(biāo)設(shè)備，更新全局任務(wù)分配表。
24、優(yōu)選的，在s7中更新后的全局任務(wù)分配表，通過(guò)kubernetes的任務(wù)遷移接口，將可遷移任務(wù)遷移至任務(wù)遷移目標(biāo)設(shè)備。
25、優(yōu)選的，在s9中采用q-learning強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法以全網(wǎng)負(fù)載均衡效果、任務(wù)執(zhí)行質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率為優(yōu)化目標(biāo)。
26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果如下：
27、本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種配電網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，該方法通過(guò)持續(xù)監(jiān)測(cè)邊緣計(jì)算設(shè)備的負(fù)載性能比，識(shí)別過(guò)載設(shè)備并進(jìn)行任務(wù)遷移。一種配電網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法在于采用圖模型搜索算法選擇最優(yōu)任務(wù)遷移目標(biāo)設(shè)備，并結(jié)合基于優(yōu)先級(jí)的啟發(fā)式算法生成任務(wù)遷移方案。該方法還引入深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，以全網(wǎng)負(fù)載均衡效果、任務(wù)執(zhí)行質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率為優(yōu)化目標(biāo)，持續(xù)優(yōu)化任務(wù)分配策略。本專(zhuān)利技術(shù)有效解決了配電網(wǎng)絡(luò)中邊緣計(jì)算設(shè)備負(fù)載不均衡和網(wǎng)絡(luò)帶寬資源受限的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源的高效利用和任務(wù)執(zhí)行效率的提升，為配電網(wǎng)絡(luò)的智能化運(yùn)維提供了有力支持。
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1.一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，還包括S9，采用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，設(shè)計(jì)獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)，獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)的計(jì)算公式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，在S1中使用圖數(shù)據(jù)庫(kù)Neo4j建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的圖模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，在S2中通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控工具獲取每個(gè)邊緣計(jì)算設(shè)備的當(dāng)前負(fù)載數(shù)據(jù)、設(shè)備性能參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)帶寬信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，在S2中所述負(fù)載性能比計(jì)算公式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，在S4中通過(guò)Neo4j的圖搜索算法針對(duì)過(guò)載設(shè)備集合中的每個(gè)設(shè)備，搜索與每個(gè)設(shè)備相連的鄰近設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，在S5中過(guò)載設(shè)備集合的負(fù)載數(shù)據(jù)，采用K-means聚類(lèi)算法將遷移任務(wù)劃分為可遷
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，在S6中針對(duì)可遷移任務(wù)，采用貪心算法生成任務(wù)遷移方案，每次選擇負(fù)載性能比最高、資源需求最小的可遷移任務(wù)，將其分配給負(fù)載性能比最優(yōu)且資源大的遷移目標(biāo)設(shè)備，更新全局任務(wù)分配表。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，在S7中更新后的全局任務(wù)分配表，通過(guò)Kubernetes的任務(wù)遷移接口，將可遷移任務(wù)遷移至任務(wù)遷移目標(biāo)設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，在S9中采用Q-Learning強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法以全網(wǎng)負(fù)載均衡效果、任務(wù)執(zhí)行質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率為優(yōu)化目標(biāo)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，還包括s9，采用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，設(shè)計(jì)獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)，獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)的計(jì)算公式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，在s1中使用圖數(shù)據(jù)庫(kù)neo4j建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的圖模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，在s2中通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控工具獲取每個(gè)邊緣計(jì)算設(shè)備的當(dāng)前負(fù)載數(shù)據(jù)、設(shè)備性能參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)帶寬信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，在s2中所述負(fù)載性能比計(jì)算公式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算負(fù)載均衡方法，其特征在于，在s4中通過(guò)neo4j的圖搜索算法針對(duì)過(guò)載設(shè)備集合中的每個(gè)設(shè)備，搜索與每個(gè)設(shè)備相連的鄰近設(shè)備。...
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