一种用于云边端架构的边缘节点调度方法及装置与流程

本发明涉及云数据处理领域，尤其涉及一种用于云边端架构的边缘节点调度方法及装置。

背景技术：

1、在现代电力系统中，随着智能电表和各种传感器的广泛应用，大量的电力数据被实时生成并需要进行处理。这些数据对于电网的优化运行、故障检测、能源管理等方面至关重要。然而，直接将这些数据传输到中心服务器进行处理会导致高昂的传输成本、数据延迟以及潜在的安全风险。为了解决这些问题，边缘计算技术被提出并应用于电力系统，允许在数据源附近进行数据的预处理和分析，从而减少数据传输量，提高处理速度，并增强系统的安全性和可靠性。

2、边缘计算环境下的电力数据处理涉及多个边缘节点，这些节点具备一定的计算能力和存储能力，可以对接收到的数据进行快速处理。然而，不同边缘节点的处理能力与稳定性等可能存在差异，这就要求系统能够智能地选择和调度合适的边缘节点来处理电力数据，以降低边缘节点间数据传输的通信延迟，提高数据处理的效率和整个系统的稳定性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于云边端架构的边缘节点调度方法及装置，以解决电力系统中，边缘节点的通信延迟以及数据处理效率低下的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种用于云边端架构的边缘节点调度方法，包括：

3、接收端侧表计设备采集的电力数据，并获取所述电力数据在边缘侧终端设备的预处理时间；

4、根据所述预处理时间，结合优先级函数，获取各边缘节点的第一权重值以及第二权重值；

5、根据各所述边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值，筛选若干第一边缘节点；

6、根据各所述第一边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值，设置各所述第一边缘节点的工作模式。

7、相比现有技术，上述实施例具有以下有益效果：由于边缘侧设备具备数据预处理能力，当边缘侧设备能够对部分电力数据进行预处理时，对边缘节点的数据传输以及数据处理资源的占用均会造成一定影响，因此需要根据电力数据是否能够被边缘侧设备处理，结合优先级函数，提升各边缘节点的重要性评估的准确性；此外，并根据其权重值设置工作模式，该方法能够确保关键任务被分配到性能最佳的节点上执行，同时为其他节点合理分配工作负载，从而提升了边缘计算环境的整体性能和资源利用率。

8、在第一方面的一个实施例中，所述根据所述预处理时间，结合优先级函数，获取各边缘节点的第一权重值以及第二权重值，包括：

9、根据所述优先级函数，获取各所述边缘节点的第一优先级以及第二优先级；

10、根据所述预处理时间，选择节点权重计算方法，并结合所述第一优先级以及所述第二优先级，获取各所述边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值。

11、相比现有技术，上述实施例具有以下有益效果：优先级函数的引入可以准确地评估各边缘节点的优先级，快速地选择出最有希望的节点，保证后续第一边缘节点选择的公平性。

12、在第一方面的一个实施例中，所述根据所述预处理时间，选择节点权重计算方法，并结合所述第一优先级以及所述第二优先级，获取各所述边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值，包括：

13、判断所述预处理时间是否大于预设预处理时间；

14、若大于，则根据双全工调度链路加权调度算法，依次结合所述边缘节点的所述第一优先级以及所述第二优先级，获取所述边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值；

15、否则，根据预设权重系数计算函数，依次结合所述边缘节点的所述第一优先级以及所述第二优先级，获取所述边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值。

16、相比现有技术，上述实施例具有以下有益效果：通过判断预处理时间是否超过预设值，选择不同的权重计算方法，提高了各边缘节点重要程度评估的准确性。

17、在第一方面的一个实施例中，所述预设权重系数计算函数，具体包括：

18、所述预设权重系数计算函数，具体为：

19、

20、其中，q(ai)表示节点ai的权重系数；m(ai)表示内存容量；vm(ai)表示内存利用率；c(ai)表示cpu处理速率；vc(ai)表示cpu利用率；cc(ai)表示cpu个数；n(ai)表示网络带宽；vn(ai)表示网络带宽利用率。

21、相比现有技术，上述实施例具有以下有益效果：通过在经过预处理数据后，对各边缘节点权重计算的函数中考虑内存容量、cpu处理速率等多个维度，使得权重计算公式中更加着重考虑其计算任务的计算效率，有助于更准确地评估当边缘节点的性能。

22、在第一方面的一个实施例中，所述优先级函数，具体包括：

23、所述优先级函数具体为：

24、

25、其中，ptx,a与prx,a分别为节点a的第一优先级以及第二优先级；ra(ttx,a)和ra(trx,a)分别代表节点a在时间间隔ttx,a以及时间间隔trx,a内的数据传输速率；ra(ttx,a)和ra(trx,a)分别代表节点a在时间间隔ttx,a以及时间间隔trx,a之前的数据传输速率；ttx,a和trx,a分别代表节点a作为发送节点以及作为接收节点的时间间隔；ttx,a和trx,a分别代表节点a作为发送节点以及作为接收节点时的所有时间间隔的集合；max[*]为取最值的算子。

26、相比现有技术，上述实施例具有以下有益效果：通过在优先级函数中考虑节点在不同时间间隔内的数据传输速率变化，使得节点的优先级评估能够适应数据流量的动态变化，提高了边缘节点选择的准确性。

27、在第一方面的一个实施例中，所述根据各所述边缘节点的第一权重值以及第二权重值，筛选若干第一边缘节点，包括：

28、依次将所述边缘节点的第一权重值以及第二权重值相加，获取各所述边缘节点的总权重值；

29、根据所述总权重值，对所有边缘节点进行降序排序，从前至后获取预设数量的所述边缘节点为所述第一边缘节点。

30、相比现有技术，上述实施例具有以下有益效果：通过计算总权重值并进行降序排序，能够筛选出性能最优的边缘节点，确保关键任务能够得到优先处理。

31、在第一方面的一个实施例中，所述根据各所述第一边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值，设置各所述第一边缘节点的工作模式，包括：

32、获取各所述第一边缘节点的所述第一权重值与所述第二权重值的第一差值；

33、依次根据各所述第一差值，设置各所述第一边缘节点的工作模式。

34、相比现有技术，上述实施例具有以下有益效果：通过计算第一权重值与第二权重值的差值，并根据该差值来设置工作模式，可以根据不同节点的实时性能状况动态调整其工作模式，进一步提高系统的运行效率和稳定性。

35、第二方面，本发明实施例还提供了一种用于云边端架构的边缘节点调度装置，包括：数据预处理时间估计模块、边缘节点权重计算模块、第一边缘节点筛选模块以及节点工作模式设置模块；

36、其中，所述数据预处理时间估计模块，用于接收端侧表计设备采集的电力数据，并获取所述电力数据在边缘侧终端设备的预处理时间；

37、所述边缘节点权重计算模块，用于根据所述预处理时间，结合优先级函数，获取各边缘节点的第一权重值以及第二权重值；

38、所述第一边缘节点筛选模块，用于根据各所述边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值，筛选若干第一边缘节点；

39、所述节点工作模式设置模块，用于根据各所述第一边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值，设置各所述第一边缘节点的工作模式。

40、在第二方面的一个实施例中，所述边缘节点权重计算模块，包括：边缘节点优先级计算单元以及边缘节点权重计算单元；

41、其中，所述边缘节点优先级计算单元，用于根据所述优先级函数，获取各所述边缘节点的第一优先级以及第二优先级；

42、所述边缘节点权重计算单元，用于根据所述预处理时间，选择节点权重计算方法，并结合所述第一优先级以及所述第二优先级，获取各所述边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值。

43、在第二方面的一个实施例中，所述边缘节点权重计算单元，用于根据所述预处理时间，选择节点权重计算方法，并结合所述第一优先级以及所述第二优先级，获取各所述边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值，包括：

44、判断所述预处理时间是否大于预设预处理时间；

45、若大于，则根据双全工调度链路加权调度算法，依次结合所述边缘节点的所述第一优先级以及所述第二优先级，获取所述边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值；

46、否则，根据预设权重系数计算函数，依次结合所述边缘节点的所述第一优先级以及所述第二优先级，获取所述边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值。

47、在第二方面的一个实施例中，所述预设权重系数计算函数，具体包括：

48、所述预设权重系数计算函数，具体为：

49、

50、其中，q(ai)表示节点ai的权重系数；m(ai)表示内存容量；vm(ai)表示内存利用率；c(ai)表示cpu处理速率；vc(ai)表示cpu利用率；cc(ai)表示cpu个数；n(ai)表示网络带宽；vn(ai)表示网络带宽利用率。

51、在第二方面的一个实施例中，所述优先级函数，具体包括：

52、所述优先级函数具体为：

53、

54、其中，ptx,a与prx,a分别为节点a的第一优先级以及第二优先级；ra(ttx,a)和ra(trx,a)分别代表节点a在时间间隔ttx,a以及时间间隔trx,a内的数据传输速率；ra(ttx,a)和ra(trx,a)分别代表节点a在时间间隔ttx,a以及时间间隔trx,a之前的数据传输速率；ttx,a和trx,a分别代表节点a作为发送节点以及作为接收节点的时间间隔；ttx,a和trx,a分别代表节点a作为发送节点以及作为接收节点时的所有时间间隔的集合；max[*]为取最值的算子。

55、在第二方面的一个实施例中，所述第一边缘节点筛选模块，用于根据各所述边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值，筛选若干第一边缘节点，包括：

56、依次将所述边缘节点的第一权重值以及第二权重值相加，获取各所述边缘节点的总权重值；

57、根据所述总权重值，对所有边缘节点进行降序排序，从前至后获取预设数量的所述边缘节点为所述第一边缘节点。

58、在第二方面的一个实施例中，所述节点工作模式设置模块，用于根据各所述第一边缘节点的所述第一权重值以及所述第二权重值，设置各所述第一边缘节点的工作模式，包括：

59、获取各所述第一边缘节点的所述第一权重值与所述第二权重值的第一差值；依次根据各所述第一差值，设置各所述第一边缘节点的工作模式。