Emerging IoT-enabled cyber-physical applications demand low-latency, energy-efficient, and reliable execution across resource-constrained edge devices with heterogeneous multicore processors and diverse sensing and actuating capabilities, in collaboration with a hub device and a cloud server. These workflow-based applications comprise interdependent tasks that must be executed under stringent deadline, reliability, capability, memory, storage, and energy constraints. Given their critical nature, exact optimization is necessary to obtain optimal schedules that ensure dependable operation. Existing scheduling approaches, both exact and heuristic, fail to jointly address all these objectives and constraints. To this end, we propose an exact multi-objective and multi-constrained workflow scheduling approach for edge-hub-cloud cyber-physical systems, based on continuous-time mixed integer linear programming. The proposed formulation jointly optimizes latency, energy, and reliability, while holistically addressing timing and resource constraints. To enhance reliability while avoiding the overhead of unnecessary task replicas, it selectively employs task duplication. We evaluate our approach against a widely used heuristic, which we extend to ensure a fair and meaningful comparison, using a real-world IoT workflow and synthetic task graphs of varying sizes, across different system configurations and objective trade-offs. The proposed method consistently outperforms the heuristic, achieving up to 29.83%, 33.96%, and 28.49% average improvements in latency, energy, and reliability, respectively, while attaining practical runtimes. Overall, the experimental results demonstrate the effectiveness of our approach under various system configurations and objective trade-offs, and show its practical scalability to task graphs of sizes relevant to the targeted applications and system architecture.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

《国防和安全系统中的物联网 (IoT): 文献综述》
专知会员服务
33+阅读 · 2023年11月22日
【数据中台】数据中台技术架构方案
产业智能官
15+阅读 · 2020年5月26日
我所了解的物联网设备测试方法(硬件篇)
FreeBuf
12+阅读 · 2019年2月12日
【知识图谱】知识图谱+人工智能=新型网络信息体系
产业智能官
14+阅读 · 2018年11月18日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
DeepSeek 版Claude Code,免费小白安装教程来了!
专知会员服务
6+阅读 · 5月5日
《美空军条令出版物 2-0:情报(2026版)》
专知会员服务
11+阅读 · 5月5日
帕兰提尔 Gotham:一个游戏规则改变器
专知会员服务
5+阅读 · 5月5日
【综述】 机器人学习中的世界模型:全面综述
专知会员服务
11+阅读 · 5月4日
伊朗的导弹-无人机行动及其对美国威慑的影响
相关VIP内容
《国防和安全系统中的物联网 (IoT): 文献综述》
专知会员服务
33+阅读 · 2023年11月22日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员