基于負(fù)載均衡和任務(wù)超時(shí)率的任務(wù)調(diào)度研究.pdf

1、最近幾年，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的大力推動(dòng)下，云計(jì)算技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。云計(jì)算技術(shù)的實(shí)現(xiàn)除了依靠分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)外，還要依靠一項(xiàng)重要的技術(shù)手段—負(fù)載均衡技術(shù)。如何實(shí)現(xiàn)資源訪問的負(fù)載均衡以提高系統(tǒng)的整體處理能力是云計(jì)算的關(guān)鍵問題之一。保證任務(wù)不超時(shí)是用戶對(duì)云計(jì)算服務(wù)的最基本要求，如何通過合理的調(diào)度和資源管理，降低任務(wù)超時(shí)率也是云計(jì)算研究的重要目標(biāo)之一。隨著云計(jì)算系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，云計(jì)算的運(yùn)行成本和能量消耗越來越受到關(guān)注，提高功耗效

2、率，實(shí)現(xiàn)綠色計(jì)算，是云計(jì)算技術(shù)發(fā)展的潮流和方向。因此，本文將負(fù)載均衡、任務(wù)超時(shí)率和系統(tǒng)能耗作為任務(wù)調(diào)度的三個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，并做了以下的研究工作:
　　(1)介紹了云計(jì)算任務(wù)調(diào)度的特點(diǎn)和目標(biāo)，研究比較了多種經(jīng)典任務(wù)調(diào)度模型的優(yōu)缺點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)建立了本文所用的任務(wù)模型、系統(tǒng)模型、負(fù)載均衡模型和系統(tǒng)能耗模型。接著簡單介紹了幾種云計(jì)算任務(wù)調(diào)度的經(jīng)典算法，為之后算法的分析比較與改進(jìn)提供了理論基礎(chǔ)。
　　(2)本文重點(diǎn)研究了集中式批處理任

3、務(wù)調(diào)度模型。在此模型基礎(chǔ)上，針對(duì)基于周轉(zhuǎn)時(shí)間的服務(wù)器速度優(yōu)化方案任務(wù)超時(shí)率較高的缺點(diǎn)，本文對(duì)比研究了基于截止時(shí)間的速度優(yōu)化改進(jìn)方案。在任務(wù)與資源異構(gòu)環(huán)境下，針對(duì)基于任務(wù)數(shù)的負(fù)載均衡方法無法準(zhǔn)確反映服務(wù)器的負(fù)載狀況，本文分析比較了基于預(yù)執(zhí)行時(shí)間的負(fù)載均衡方法，該方法提高了系統(tǒng)的負(fù)載均衡性能。遺傳算法易陷入局部最優(yōu)解，本文利用模擬退火算法的Metropolis準(zhǔn)則來改進(jìn)遺傳算法，有效提高了遺傳算法的全局搜索能力。同時(shí)采用雙適應(yīng)度函數(shù)來分別優(yōu)

4、化負(fù)載均衡和系統(tǒng)能耗，使種群向著負(fù)載均衡性能良好且系統(tǒng)低能耗的方向進(jìn)化發(fā)展。
　　(3)集中式批處理任務(wù)調(diào)度模型只有唯一的調(diào)度器用于任務(wù)調(diào)度，規(guī)模龐大且復(fù)雜的云計(jì)算環(huán)境容易造成調(diào)度系統(tǒng)失效。模擬退火遺傳算法的運(yùn)行時(shí)間較長，無法保證任務(wù)執(zhí)行的實(shí)時(shí)性要求。針對(duì)以上不足，本文對(duì)比研究了一種分層式實(shí)時(shí)調(diào)度模型，并在此模型基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了LTS（Load Balancing負(fù)載均衡，Task Overtime Rate任務(wù)超時(shí)率，System