技术摘要：
本发明涉及一种基于边缘计算和冗余策略的服务质量优化方法、装置、可读介质和电子设备，该方法包括：针对给定区域异构的无线接入网络建立移动服务供给架构，得到边缘服务器集群，边缘服务器集群中包括多个地理位置分散且与不同微基站分别对应的边缘服务器；在移动服务  全部
背景技术：
近年来，越来越多的移动应用程序是计算密集型的，常常对用户所处的地理位置 以及传输延迟也十分敏感，这给传统的云计算带来了巨大的压力。随着新一代通信技术的 到来，服务和相应的计算请求可以就近在微基站附近的边缘服务器上进行处理，不需要通 过主干网传送给云服务器，从而大大缩减服务延迟，边缘计算的概念顺势诞生。 目前，在云服务器上打包并部署移动应用程序的主流方案是借助容器 (container)技术，其中的代表是Docker。对容器进行编排及维护的主流工具是由谷歌进行 维护的Kubernetes。借助以上工具，移动应用程序可以被打包为一个Docker镜像，其服务实 例(instance)作为一个Docker容器，可以简单快捷地从镜像中拉取，从而在服务器上快速 进行部署。这样，移动用户就可以迅速访问自己需要的服务，从而保证服务体验和服务质 量。以上操作对单个服务器或者服务器组成的集群而言或许适用，但对于地理位置分布散 乱且计算性能各异的边缘服务器而言并不完全适用，原因在于：首先，边缘服务器是异构 的，可以具备不同的CPU主频、内存容量、网络通信带宽、分布位置等。对于来自附近用户的 多个不同服务请求而言，如果忽略边缘服务器在性能上的差异性，在全部边缘服务器上部 署完全一致的某个服务实例，那么请求另一个服务的用户就不能被身边的边缘服务器就近 处理，从而导致延迟过高，服务质量下降。其次，Kubernetes对容器进行编排和管理时并未 将边缘服务器的异构性纳入考虑，失效的容器如果不在请求量较大的边缘服务器上重新部 署，而在别的边缘服务器上进行部署，用户的服务请求延迟也会增加。 基于上述，现有技术中存在服务延迟较大、用户体验差的问题。 上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题 为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种基于边缘计算和冗余策略的服务 质量优化方法、装置、可读介质和电子设备，进而至少在一定程度上克服现有技术中服务延 迟较大、用户体验差的问题。 (二)技术方案 为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括： 根据本发明的第一方面，提供一种基于边缘计算和冗余策略的服务质量优化方 法，包括： 针对给定区域异构的无线接入网络建立移动服务供给架构，得到边缘服务器集 群，所述边缘服务器集群中包括多个地理位置分散且与不同微基站分别对应的边缘服务 5 CN 111601327 A 说　明　书 2/12 页 器； 在所述移动服务供给架构下基于冗余策略将候选应用的服务实例分发到多个边 缘服务器的部署方案，并对部署方案的服务质量进行建模得到全局化服务质量优化模型； 基于遗传算法对所述全局化服务质量优化模型进行求解，根据求解得到的优化结 果确定用户的服务方案。 在本发明一实施例中，还包括： 在每个微基站的附近配备一个边缘服务器，用于对所述微基站覆盖范围内的用户 进行用户部署服务和资源管理； 所述给定区域包括至少一个宏基站和多个微基站，多个微基站之间通过X2  link 互连，所述宏基站用于接收所述给定区域中未被微基站覆盖范围内用户的服务请求，并通 过主干网发送给云服务器，所述微基站用于接收所覆盖范围内用户的服务请求，且所述多 个微基站的通信能力和被连接的用户终端数量不同。 在本发明一实施例中，在所述移动服务供给架构下基于冗余策略将候选应用的服 务实例分发到多个边缘服务器的部署方案包括： 在移动服务供给架构下根据用户集合为 和边缘服务器集合 为 确定信号能够覆盖用户i的边缘服务器集合为 边缘服务器j 所覆盖的用户集合 其中i表示第i个用户，j表示第j个边缘服务器，i为大于或等于1且 小于或等于N的整数，j为大于或等于1且小于或等于M的整数； 针对服务的应用程序基于冗余策略将候选应用程序的实例分发给边缘服务器，确 定候选方案集合为 并确定候选应用程序的边缘服务集合为 其中c表示服务的第c个候选应用程序，c为大于或等于1且小于或等 于C的整数。 在本发明一实施例中，对部署方案的服务质量进行建模得到全局化服务质量优化 模型包括： 根据候选应用程序的边缘服务集合确定用户通过所选择的候选应用程序获取服 务，Ei(c)表示用户i选择第c个候选应用程序获取服务； 根据Ei(c)确定用户i的数据上传时延、数据处理时延和数据下载时延； 根据全部用户的数据上传时延、数据处理时延和数据下载时延确定全部用户的服 务处理时延； 根据边缘服务器的约束条件构建全局化服务质量优化模型。 在本发明一实施例中，根据Ei(c)确定用户i的数据上传时延、数据处理时延和数 据下载时延包括： 数据上传时延： 6 CN 111601327 A 说　明　书 3/12 页 其中tin(Ei(c))表示用户i的数据上传时延，d(i，0)表示用户i和宏基站之间的距 离，d(i,j*(i))表示用户i和边缘服务器j*(i)之间的距离，α表示无线信道传输参数，tb表示 在主干网上进行传输以及找到云服务器所花费的时间，j*(i)表示距离用户i最近的边缘服 务器，δ(j*(i)，j′)表示多个微基站构成的无向连通图中边缘服务器j*(i)和边缘服务器j′ 之间的最短跳数，β表示X2  link传输参数； 数据处理时延为： 其中texe(Ei(c))表示用户i的数据处理时延， 表示Ei(c)执行所需的CPU时钟周 期的个数，f(j*(i))表示选中的服务器j*(i)的CPU主频； 其中jp(i)表示处理来自用户i的服务请求的服务器，jp(i)＝cloud表示Ei(c)由云 服务器负责处理； 数据下载时延为： δ(jp(i) ,j*(i))表示多个微基站构成的无向连通图中边缘服务器jp(i)和边缘服 务器j*(i)之间的最短跳数。 在本发明一实施例中，全局化服务质量优化模型为： 其中 表示优化目标函数； 满足约束条件为： bj表示第j个边缘服务器可以部署的实例数量的上限。 在本发明一实施例中，基于遗传算法对所述全局化服务质量优化模型进行求解， 根据求解得到的优化结果确定用户的服务方案包括： 将所述全局化服务质量优化模型的自变量 编码为一个染色体变量x进行初始 化，生成多个染色体组成种群，并设定终止条件，x被定义为[x(b1) ,...,x(bj) ,...,x(bM)]， 其中x(bj)代表边缘服务器j的部署策略，长度为bj，x(bj)的每一个元素的取值从集合 中选取； 7 CN 111601327 A 说　明　书 4/12 页 对染色体变量x进行变异和交叉，并从中选择优化目标函数数值最小的染色体，如 果优化目标函数数值小于全局化服务质量优化模型的最小目标值，则用最小目标值代替优 化目标函数数值重复进行变异和交叉，直到满足设定的终止条件则停止重复，得到优化结 果； 其中所述终止条件为达到初始化阶段中设定的最大循环次数。 根据本发明的第二方面，还提供一种基于边缘计算和冗余策略的服务质量优化装 置，包括： 服务架构模块，用于针对给定区域异构的无线接入网络建立移动服务供给架构， 得到边缘服务器集群，所述边缘服务器集群中包括多个地理位置分散且与不同微基站分别 对应的边缘服务器； 方案部署模块，用于在所述移动服务供给架构下基于冗余策略将候选应用的服务 实例分发到多个边缘服务器的部署方案，并对部署方案的服务质量进行建模得到全局化服 务质量优化模型； 优化求解模块，用于基于遗传算法对所述全局化服务质量优化模型进行求解，根 据求解得到的优化结果确定用户的服务方案。 根据本发明的第三方面，还提供一种电子设备，包括： 处理器； 存储器，存储用于所述处理器控制以上所述的方法步骤的指令。 根据本发明的第四方面，还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机可执行 指令，所述可执行指令被处理器执行时实现以上所述的方法步骤。 (三)有益效果 本发明的有益效果是：本发明实施例提供的一种基于边缘计算和冗余策略的服务 质量优化方法、装置、可读介质和电子设备，通过建立移动服务供给架构将一个服务的镜像 拉取到多个异构的、地理位置分散的边缘服务器上，基于冗余策略将候选应用的服务实例 分发到多个边缘服务器的部署方案得到全局化服务质量优化模型，然后利用遗传算法进行 求解确定服务方案，克服传统云计算环境下服务延迟高、用户体验差的问题，可以真正做到 就近服务移动用户，该方法可以显著降低用户服务延迟，提高用户服务体验质量。 附图说明 图1为本发明一个实施例提供的一种基于边缘计算和冗余策略的服务质量优化方 法的流程图； 图2为本发明一实施例图1中步骤S120的流程图； 图3为本发明一实施例图1中步骤S130的流程图； 图4为本发明另一实施例中还提供一种基于边缘计算和冗余策略的服务质量优化 装置的示意图； 图5是根据本发明一实施例示出的一种电子设备的计算机系统的结构示意图。