边缘环境下硬件感知的任务卸载方法OA
Hardware-aware task offloading method for edge computing
在移动边缘计算系统中,现有的研究普遍采用任务计算量与计算资源无关的简化模型,忽略了任务并行执行特性及CPU硬件特性对任务执行的影响,导致预测的任务完成时间误差较大,影响任务卸载决策.针对此问题,文中提出了一种硬件感知的任务卸载方法.首先,考虑CPU微架构参数(流水线级数、缓存命中率)对指令执行效率的影响,并结合任务线程并行度与多核资源竞争约束,提出了一种硬件感知的多线程并行计算模型,更准确地反映任务的计算需求和计算节点的计算能力,提升任务执行时间预测精度;其次,基于任务感知的CPU计算模型,结合边缘计算系统模型、通信模型,以最小化任务完成时间为目标,建立边缘计算环境下多任务并发执行的任务卸载模型;再次,设计了一种基于深度强化学习的任务卸载算法,通过深度Q网络实现任务与计算节点的智能匹配,完成任务的高效卸载.实验结果表明,与其他算法相比,文中所提算法能够有效降低任务完成时间,提升移动边缘计算系统的整体性能.
Existing studies on Mobile Edge Computing(MEC)often assume hardware-agnostic task workloads,overlooking the effects of thread-level parallelism and CPU micro-architectural factors on execu-tion.This simplification leads to errors in task completion-time prediction,ultimately affecting the accuracy of offloading decisions.To address this issue,this paper proposes a hardware-aware task offloading method(HAODQ).First,we propose a hardware-aware multi-threaded parallel computing model by considering CPU micro-architectural parameters such as pipeline depth and cache hit rate,and incorporating task thread-level parallelism and multicore resource contention constraints.This model can capture both the computational demands of tasks and the computing power of computing nodes more accurately,enabling precise estimation of task execution time.Second,based on the hardware-aware computing model,we formulate a task offloading model for concurrent task execution in MEC systems by integrating communication and system models with the objective of minimizing the task completion time.Third,we develop a deep reinforcement learning(DRL)-based task offloading algorithm that leverages a Deep Q-Network(DQN)to match tasks with edge servers intelligently.Experimental results demonstrate that the proposed algorithm significantly reduces the task completion time and improves the overall performance of the MEC system compared with other algorithms.
张武轩;赵辉;赵冉;王静
西安电子科技大学 计算机科学与技术学院,陕西 西安 710126||陕西省智能人机交互与可穿戴技术重点实验室,陕西 西安 710026西安电子科技大学 计算机科学与技术学院,陕西 西安 710126||陕西省智能人机交互与可穿戴技术重点实验室,陕西 西安 710026西安电子科技大学 计算机科学与技术学院,陕西 西安 710126||陕西省智能人机交互与可穿戴技术重点实验室,陕西 西安 710026西安电子科技大学 计算机科学与技术学院,陕西 西安 710126
信息技术与安全科学
移动边缘计算深度强化学习计算卸载
mobile edge computingdeep reinforcement learningcomputation offloading
《西安电子科技大学学报(自然科学版)》 2026 (3)
62-76,15
陕西省重点研发计划(2024GX-YBXM-010,2024GX-YBXM-140,2024GX-YBXM-039)陕西省创新能力支撑计划(2023-CX-TD-08)
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