融合虚拟机修复与物理机休眠的MEC服务策略及性能研究

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随着移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)技术逐步落地,MEC市场环境日新月异。顺应不同行业、不同类型的用户对MEC需求愈发多样化发展趋势,MEC需要动态调整其服务策略。为了提升用户服务体验,确保MEC系统高效、稳健运行,本文研究不同应用场景下的MEC服务策略。首先,针对延迟容忍、能耗敏感的MEC应用场景,考虑提高MEC系统的可靠性和节能水平,提出一种融合虚拟机修复与物理机周期休眠的MEC服务策略。基于虚拟机的故障修复过程和物理机周期休眠机制,建立一个多服务台且服务台可修的同步多重休假排队模型。结合边缘系统中的任务数、物理机状态和可用虚拟机的数量构造三维连续时间马尔科夫链,并给出稳态结果。其次,针对延迟敏感、能耗容忍的MEC应用场景,将周期性休眠机制调换为一次性休眠机制,提出一种融合虚拟机修复与物理机一次性休眠的MEC服务策略。针对MEC系统中的边缘端,建立一个多服务台且服务台可修的同步单重休假排队模型。在原有物理机活跃和休眠状态的基础上,考虑空闲状态,构造三维连续时间马尔科夫链,给出稳态结果。再次,针对延迟和能耗具有折衷需求的MEC应用场景,考虑在增强系统可靠性的同时,兼顾系统节能水平和服务水平,提出一种融合虚拟机修复与物理机半周期休眠的MEC服务策略。在周期休眠的基础上引入物理机最大休眠阈值机制,建立一个多服务台且服务台可修的同步多级适应性休假排队模型,并给出模型的稳态结果。最后,应用拟生灭过程和矩阵几何解方法,给出基于服务台可修的三种不同休假排队模型的各项性能指标,包括系统可用度、任务平均时延和系统节能率等。依据数值实验和仿真实验结果,得出各项性能指标随任务到达率、物理机休眠参数、物理机休眠阈值、虚拟机忙时故障率和故障虚拟机修复率的变化趋势。通过分析不同服务策略的同种性能指标之间的区别,讨论三种MEC服务策略的特点。
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