基于負載均衡和任務超時率的任務調度研究.pdf

1、最近幾年，在學術界和工業(yè)界的大力推動下，云計算技術得到了迅速的發(fā)展。云計算技術的實現(xiàn)除了依靠分布式計算、網格計算等技術外，還要依靠一項重要的技術手段—負載均衡技術。如何實現(xiàn)資源訪問的負載均衡以提高系統(tǒng)的整體處理能力是云計算的關鍵問題之一。保證任務不超時是用戶對云計算服務的最基本要求，如何通過合理的調度和資源管理，降低任務超時率也是云計算研究的重要目標之一。隨著云計算系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，云計算的運行成本和能量消耗越來越受到關注，提高功耗效

2、率，實現(xiàn)綠色計算，是云計算技術發(fā)展的潮流和方向。因此，本文將負載均衡、任務超時率和系統(tǒng)能耗作為任務調度的三個優(yōu)化目標，并做了以下的研究工作:
　　(1)介紹了云計算任務調度的特點和目標，研究比較了多種經典任務調度模型的優(yōu)缺點，并以此為基礎建立了本文所用的任務模型、系統(tǒng)模型、負載均衡模型和系統(tǒng)能耗模型。接著簡單介紹了幾種云計算任務調度的經典算法，為之后算法的分析比較與改進提供了理論基礎。
　　(2)本文重點研究了集中式批處理任

3、務調度模型。在此模型基礎上，針對基于周轉時間的服務器速度優(yōu)化方案任務超時率較高的缺點，本文對比研究了基于截止時間的速度優(yōu)化改進方案。在任務與資源異構環(huán)境下，針對基于任務數(shù)的負載均衡方法無法準確反映服務器的負載狀況，本文分析比較了基于預執(zhí)行時間的負載均衡方法，該方法提高了系統(tǒng)的負載均衡性能。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準則來改進遺傳算法，有效提高了遺傳算法的全局搜索能力。同時采用雙適應度函數(shù)來分別優(yōu)

4、化負載均衡和系統(tǒng)能耗，使種群向著負載均衡性能良好且系統(tǒng)低能耗的方向進化發(fā)展。
　　(3)集中式批處理任務調度模型只有唯一的調度器用于任務調度，規(guī)模龐大且復雜的云計算環(huán)境容易造成調度系統(tǒng)失效。模擬退火遺傳算法的運行時間較長，無法保證任務執(zhí)行的實時性要求。針對以上不足，本文對比研究了一種分層式實時調度模型，并在此模型基礎上設計了LTS（Load Balancing負載均衡，Task Overtime Rate任務超時率，System