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Collaborative Service Placement, Task Scheduling, and Resource Allocation for Task Offloading With Edge-Cloud Cooperation

  • 这篇论文我们关注的是它对研究问题的定义是什么样的。更具体地,对服务放置和任务调度的建模是什么样的。
    • 值得参考,更具体见本文内容。

Collaborative Service Placement, Task Scheduling, and Resource Allocation for Task Offloading With Edge-Cloud Cooperation

System Model

Network Model

  • 表示基站 Base Station 的集合,每个基站都有一个边缘服务器。被基站覆盖的设备可以将它们的任务卸载到该基站执行,也可以从这个基站将任务卸载到其他基站或者云端执行。

    • 对于基站上的边缘服务器,其计算资源为,内存资源为,存储资源为
  • 假设有 K 种不同的服务组成的集合。对于第 k 种类型()的任务,它只能够被第 k 种类型的服务执行,而该服务是需要放置在基站(更确切地说,是放置在基站的边缘服务器上)或者云端的。

  • 这篇论文对于任务的定义是:在一个 time slot 区间内处理任务,time slot 的集合为,对于,其长度定义为

    • 定义是在 time slot内由设备(被基站所覆盖)卸载到基站的第种任务的数量。

    对于一种任务,其有两个属性:

    • 表示任务由一个基站卸载到另一个基站或者云端的任务数据量,单位是 Mbit
    • 表示任务的计算 “密度”,单位是 CPU cycles / bit。表示由基站或者云端需要处理该任务的计算量,单位是 CPU cycles

Service Placement Model

  • 对于第 n 个基站和第 k 种服务,到底要不要把服务放置在这个基站上(或者说基站的边缘服务器上),是需要考虑的。

    用 $P(t) = {p_{nk}(t)}{n \in \mathcal{M},k \in \mathcal{K}}p{nk}(t)tp_{nk}(t) = 1p_{nk}(t) = 0$ 表示否。

  • 当把第 k 种服务放置在第 n 个基站上时,它需要占用基站的边缘服务器一定量的资源,包括计算资源、内存资源、存储资源。

    假设第 k 种服务所需的计算资源为,内存资源为,存储资源为,则

  • 另外,当服务被放置在基站的边缘服务器上后,服务在执行任务时的计算能力,应该是以服务器的计算能力为准了

Task Processing Model

  • 对于用户提交的任务,是让其在提交的基站上执行,还是卸载到其他基站上执行,还是卸载到云端执行,是需要考虑的。

    用 $O(t) = {o_{mnk}(t)}{m,n \in \mathcal{M}, k \in \mathcal{K}} \cup {O{m0k}(t)}_{m \in \mathcal{M}, k \in \mathcal{K}}$ 表示任务卸载决策的集合。

    • 表示将任务 k 由基站 m 卸载到基站 n 执行,否则。不过,如果第 k 种服务压根没有放置在基站 n 上,那任务 k 根本就不会被卸载到基站 n 执行,所以
    • 同理,。在云端,所有服务都一定会被放置。

    由于任务只可能本地执行、被卸载到其他基站上执行、或者卸载到云端执行,所以

  • 如果任务 k 在基站 m 本地执行,那么对于 time slot,第 k 种任务的数量为,这时任务的延迟仅为任务执行所需的时间:

  • 如果任务 k 从基站 m 卸载到基站 n 执行,这时任务的延迟为传输任务的时间 + 任务执行所需的时间:

    由于任务可能被卸载到多个不同的基站上,所以任务延迟为

  • 如果任务 k 从基站 m 卸载到云端执行,这时任务的延迟也为传输任务的时间 + 任务执行所需的时间:

    由于云端只有一个,所以让我延迟为

Problem Formulation

  • 根据之前的建模,对于 time slot,将任务 k 提交给基站 m 后,任务 k 的延迟。所以在内的总延迟
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