云计算环境下QoS约束和能量感知的动态工作流调度方法研究

来源 :梁桥友 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caozhi7963
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电子商务、物联网和大数据产业方兴未艾,云计算正发挥着越来越重要的作用。在云计算环境中,如何为用户合理分配资源是一个重要的研究内容。同时,云计算迅猛发展促使云数据中心的数量和规模不断扩大,也增加了数据中心的管理难度。能源和气候问题日益受到人们关注,解决云数据中心突出的高能耗问题迫在眉睫。任务调度技术是为用户合理分配资源以及降低数据中心能耗的有效方法。一方面,它通过将任务调度到合适的位置,可以很好地为用户提供计算服务,进而提高用户体验;另一方面,它可以将非紧急任务调度到耗能低的虚拟机上,进而在满足用户体验下能降低云数据中心的能耗。任务调度分为独立任务调度和工作流调度。本文主要针对工作流调度的若干问题进行研究,具体工作是主要从保证用户服务质量(Qo S)和降低数据中心能耗两个方面开展。现有的工作通常只关注任务调度的实时性、任务的执行时间,或者关注用户的Qo S、数据中心能耗里的一种,而很少有工作综合考虑到多个方面。针对上述问题,本文考虑了保证任务调度实时性的动态工作流调度,并同时兼顾用户Qo S约束和能耗两个目标,提出新的动态工作流调度算法,具体工作总结如下:1.提出基于工作流分割改进Max-Min*的动态工作流调度算法。通过改进MaxMin*算法使其适用于时间约束的动态工作流调度。利用工作流分割,将截止时间分配到每一level的任务,并将得到的子截止时间用于计算任务优先级,这样使得接近子截止时间的任务优先被调度。最后在开源仿真平台Cloud Sim上进行模拟实验,结果表明本文的算法能有效地降低任务的逾期率,也就更好地满足了用户服务质量Qo S。2.提出时间和成本约束的能量感知动态工作流调度算法。通过将在上述工作1的基础上添加成本的约束和能量感知调度,提出不同的任务优先级计算策略和虚拟机选择策略,能更好地满足用户复杂的Qo S需求,同时可以降低数据中心的能耗。3.提出结合遗传算法的动态工作流调度,提出主次策略调度方案。主策略为工作2的内容。在就绪任务数量达到某个阈值时,将部分就绪任务进行基于遗传算法的次策略调度,得到更好的调度结果。实验结果表明,这一改进,不仅能提高工作流调度成功的数量以满足用户期望,也减少了虚拟机的空档时间,从而降低了能耗。
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