本發(fā)明涉及數(shù)字孿生，尤其涉及的是一種邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)中的多用戶層感知容器調(diào)度方法、終端及可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著5g和車聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)的快速發(fā)展，具有智能傳感的車輛每天都會(huì)產(chǎn)生大量的原始數(shù)據(jù)，這些車輛數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)處理、特征提取和融合，實(shí)現(xiàn)例如目標(biāo)檢測(cè)、路徑規(guī)劃、智能預(yù)警等應(yīng)用，為車輛的穩(wěn)定運(yùn)行提供服務(wù)。由于這些任務(wù)需要在車輛行駛過(guò)程中實(shí)時(shí)進(jìn)行處理和響應(yīng)，因此需要低時(shí)長(zhǎng)和可靠的邊緣計(jì)算平臺(tái)提供邊緣云計(jì)算和通信功能?；诜涓C車聯(lián)網(wǎng)無(wú)線技術(shù)的支持，大量的交互數(shù)據(jù)可以在通信層面實(shí)現(xiàn)快速切換。

2、現(xiàn)有技術(shù)使用輕量級(jí)和易部署的容器來(lái)支持邊緣車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)快速、可擴(kuò)展的車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，容器是一種用于軟件開(kāi)發(fā)和部署的技術(shù)，它提供了一種輕量級(jí)、可移植、可擴(kuò)展的方法來(lái)打包和運(yùn)行應(yīng)用程序及其依賴項(xiàng)。容器技術(shù)的核心概念是將應(yīng)用程序及其所需的一切，包括代碼、運(yùn)行時(shí)、庫(kù)、環(huán)境變量和配置文件，封裝在一個(gè)獨(dú)立的單元中。這樣可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序在不同環(huán)境和平臺(tái)上都能以相同的方式運(yùn)行。

3、隨著車輛的高速行駛，移動(dòng)用戶的服務(wù)請(qǐng)求和支持應(yīng)用的容器需要跟隨用戶的車輛軌跡進(jìn)行調(diào)度，大規(guī)模的調(diào)度會(huì)產(chǎn)生服務(wù)時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題，因此，在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域中，快速調(diào)度容器和車輛數(shù)據(jù)是一個(gè)亟須解決的問(wèn)題，該問(wèn)題需要解決以下兩個(gè)方面的挑戰(zhàn)。其一，在邊緣車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下，許多用戶會(huì)請(qǐng)求相同的容器，例如道路信息處理任務(wù)，大量重復(fù)的容器請(qǐng)求會(huì)造成較高的鏡像下載和容器初始化的時(shí)長(zhǎng)。為此現(xiàn)有技術(shù)的容器調(diào)度主要包括可寫容器層和只讀鏡像的調(diào)度。其中，只讀鏡像可以在用戶之間共享，當(dāng)許多輛車同時(shí)移動(dòng)時(shí)，如果考慮請(qǐng)求共享鏡像，可以減少調(diào)度過(guò)程中的多次重復(fù)下載時(shí)間。其二，鏡像由多個(gè)層組成，不同鏡像可以共享公共層。通過(guò)決定需要調(diào)度哪些層以及需要下載哪些層，根據(jù)提取的層和鏡像共享信息做出在線調(diào)度決策，以在更少的任務(wù)完成時(shí)間中獲得長(zhǎng)期利益。

4、但現(xiàn)有技術(shù)中的容器調(diào)度算法在考慮容器調(diào)度開(kāi)銷的時(shí)候，明顯忽視了充分利用容器的復(fù)雜層和鏡像共享信息可以顯著降低調(diào)度成本，因此現(xiàn)有技術(shù)的容器調(diào)度方法調(diào)度成本通常高昂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)中的多用戶層感知容器調(diào)度方法、終端及可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，以降低容器調(diào)度成本。

2、本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供一種邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)中的多用戶層感知容器調(diào)度方法，所述邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)中的多用戶層感知容器調(diào)度方法包括：

4、獲取包括多個(gè)移動(dòng)用戶和邊緣路邊單元的邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)，并獲取多個(gè)移動(dòng)用戶下發(fā)的任務(wù)，根據(jù)所述任務(wù)和所述邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)建立任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)模型，所述任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)模型包括執(zhí)行所述任務(wù)的容器調(diào)度的容器調(diào)度時(shí)長(zhǎng)，所述容器調(diào)度只調(diào)度容器的可寫層，且同一邊緣路邊單元上的多個(gè)容器共享鏡像；

5、根據(jù)所述任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)模型，建立通過(guò)控制所述容器在所述邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)之間調(diào)度降低任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)的容器調(diào)度策略；

6、根據(jù)所述容器調(diào)度策略，控制所述容器在所述邊緣路邊單元之間調(diào)度。

7、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述任務(wù)和所述邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)建立任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)模型，具體包括：

8、計(jì)算任務(wù)k在傳輸?shù)竭吘壜愤厗卧猠的通信時(shí)長(zhǎng)：

9、；

10、其中，是任務(wù)k的數(shù)據(jù)大小，是t時(shí)刻任務(wù)k向邊緣路邊單元e的無(wú)線上行鏈路傳輸速率，是任務(wù)k在傳輸?shù)竭吘壜愤厗卧猠的通信時(shí)長(zhǎng)；

11、計(jì)算任務(wù)k的容器下載時(shí)長(zhǎng)：

12、；

13、其中，是任務(wù)k的容器下載大小，是邊緣路邊單元e在t時(shí)刻為任務(wù)k分配的帶寬資源，是任務(wù)k的容器下載時(shí)長(zhǎng)；

14、根據(jù)任務(wù)k的所述容器下載時(shí)長(zhǎng)和通信時(shí)長(zhǎng)計(jì)算任務(wù)k的初始化時(shí)長(zhǎng)：

15、；

16、其中，是任務(wù)k的初始化時(shí)長(zhǎng)；

17、計(jì)算任務(wù)k在邊緣路邊單元e上執(zhí)行的計(jì)算時(shí)長(zhǎng)：

18、；

19、其中，是任務(wù)k的計(jì)算時(shí)長(zhǎng)，是處理任務(wù)k所需的cpu周期，是t時(shí)刻邊緣路邊單元e的工作量，是t時(shí)刻邊緣路邊單元e的計(jì)算能力；

20、計(jì)算任務(wù)k對(duì)應(yīng)的容器c的容器調(diào)度下載時(shí)長(zhǎng)：

21、；

22、其中，是任務(wù)k的容器調(diào)度下載時(shí)長(zhǎng)，是任務(wù)k的容器調(diào)度時(shí)需要下載的數(shù)據(jù)大??；

23、根據(jù)任務(wù)k對(duì)應(yīng)的容器c的所述容器調(diào)度下載時(shí)長(zhǎng)計(jì)算任務(wù)k的容器調(diào)度時(shí)長(zhǎng)：

24、；

25、其中，是任務(wù)k的容器調(diào)度時(shí)長(zhǎng)，是可寫層的數(shù)據(jù)大小，是邊緣路邊單元之間有線傳輸速率，是調(diào)度的原邊緣路邊單元到目標(biāo)邊緣路邊單元最短路徑的二維狀態(tài)映射，為路徑造成的時(shí)長(zhǎng)；

26、根據(jù)任務(wù)k的所述容器調(diào)度時(shí)長(zhǎng)、所述計(jì)算時(shí)長(zhǎng)和所述初始化時(shí)長(zhǎng)建立任務(wù)k的任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)模型：

27、；

28、其中，是任務(wù)k的任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)；

29、建立所述務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)模型的資源約束和調(diào)度約束。

30、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)模型，建立通過(guò)控制所述容器在所述邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)之間調(diào)度降低任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)的容器調(diào)度策略，具體包括：

31、提取所述邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)的鏡像共享特征，根據(jù)所述鏡像共享特征建立通過(guò)控制所述容器在所述邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)之間調(diào)度降低任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)的容器初始調(diào)度策略；

32、以所述任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)模型的任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)的負(fù)數(shù)為回報(bào)，迭代采用梯度策略對(duì)所述容器初始調(diào)度策略進(jìn)行更新，獲取所述容器調(diào)度策略。

33、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述容器調(diào)度策略，控制所述容器在所述邊緣路邊單元之間調(diào)度，具體包括：

34、獲取任務(wù)k的最新位置，根據(jù)所述任務(wù)k的最新位置計(jì)算任務(wù)k與相應(yīng)邊緣路邊單元之間的距離；

35、判斷所述距離是否大于設(shè)定距離閾值，若所述距離大于所述距離閾值，則根據(jù)所述容器調(diào)度策略，選取任務(wù)k的目標(biāo)邊緣路邊單元，調(diào)度任務(wù)k到所述目標(biāo)邊緣路邊單元。

36、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述容器調(diào)度策略，選取任務(wù)k的目標(biāo)邊緣路邊單元，具體包括：

37、提取所述邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)的鏡像共享特征；

38、根據(jù)所述容器調(diào)度策略和所述鏡像共享特征選取任務(wù)k的目標(biāo)邊緣路邊單元。

39、進(jìn)一步地，所述提取所述邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)的鏡像共享特征，具體包括：

40、提取任務(wù)的動(dòng)作特征和任務(wù)特征，并提取邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)的邊緣路邊單元特征；

41、將所述動(dòng)作特征、所述任務(wù)特征和所述邊緣路邊單元特征融合得到融合特征；

42、將所述融合特征輸入長(zhǎng)短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所述長(zhǎng)短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出所述鏡像共享特征。

43、進(jìn)一步地，所述提取邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)的邊緣路邊單元特征，具體包括：

44、獲取每個(gè)邊緣路邊單元的層信息和位置信息，并根據(jù)所述位置信息嵌入所述層信息以獲取輸入序列；

45、將所述輸入序列輸入自注意力編碼器，所述自注意力編碼器輸出特征表征；

46、對(duì)所述特征表征進(jìn)行降維，以獲取所述邊緣路邊單元特征。

47、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述容器調(diào)度策略，控制所述容器在所述邊緣路邊單元之間調(diào)度，在所述調(diào)度任務(wù)k到所述目標(biāo)邊緣路邊單元之后，還包括：

48、獲取邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)返回的任務(wù)k的任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)，根據(jù)所述任務(wù)k的任務(wù)完成時(shí)長(zhǎng)計(jì)算損失函數(shù)；

49、根據(jù)所述損失函數(shù)更新所述容器調(diào)度策略。

50、此外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種終端，所述終端包括：存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)中的多用戶層感知容器調(diào)度程序，所述邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)中的多用戶層感知容器調(diào)度程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)控制終端實(shí)現(xiàn)如上所述的邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)中的多用戶層感知容器調(diào)度方法的步驟。

51、此外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)中的多用戶層感知容器調(diào)度程序，所述邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)中的多用戶層感知容器調(diào)度程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的邊緣輔助車載網(wǎng)絡(luò)中的多用戶層感知容器調(diào)度方法的步驟。

52、本發(fā)明采用上述技術(shù)方案具有以下效果：

53、本發(fā)明通過(guò)建立充分利用容器的復(fù)雜層和鏡像共享信息的任務(wù)時(shí)長(zhǎng)完成模型，充分考慮容器遷移的整體任務(wù)時(shí)長(zhǎng)，合理權(quán)衡容器層下載時(shí)長(zhǎng)、遷移時(shí)長(zhǎng)和通信時(shí)長(zhǎng)，有效解決邊緣車聯(lián)網(wǎng)中容器遷移的延遲問(wèn)題，相較現(xiàn)有技術(shù)，有效降低了遷移調(diào)度的成本。