面向能耗優(yōu)化的云計(jì)算資源調(diào)度算法研究.pdf

1、云計(jì)算正在變成一種流行的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式，它可免去用戶(hù)復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，使企業(yè)等使用者不必再購(gòu)買(mǎi)大量硬件設(shè)施，僅需通過(guò)應(yīng)用程序界面即可獲得可觀的計(jì)算能力與服務(wù)資源。隨著云計(jì)算提供商在全球服務(wù)器數(shù)量的不斷增加，由此帶來(lái)的能耗問(wèn)題逐漸引起人們的關(guān)注。目前在云計(jì)算資源調(diào)度研究中，能耗優(yōu)化問(wèn)題很少被考慮，因此，本課題在云計(jì)算資源調(diào)度過(guò)程中，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)資源與任務(wù)調(diào)度進(jìn)行重新分配，提出了資源調(diào)度算法以?xún)?yōu)化能耗。
　　首先，介紹了課題的研究背景和意義

2、，對(duì)云計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，總結(jié)了現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外的主要云系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀。對(duì)云計(jì)算服務(wù)類(lèi)、服務(wù)功能和實(shí)現(xiàn)機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究，進(jìn)而分別從任務(wù)層、資源調(diào)度層、虛擬資源層和物理鏈路層進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了面向能耗優(yōu)化的云計(jì)算資源調(diào)度框架。深入分析了云計(jì)算資源調(diào)度與能耗優(yōu)化的相關(guān)研究進(jìn)展，提出了存在問(wèn)題與解決思路。
　　其次，在設(shè)計(jì)的面向能耗優(yōu)化的云計(jì)算資源調(diào)度框架的基礎(chǔ)上，深入分析了云系統(tǒng)中隨機(jī)任務(wù)的資源調(diào)度時(shí)間與功率、能耗優(yōu)化的資源調(diào)度策略等，提

3、出了云計(jì)算問(wèn)題模型。在隨機(jī)任務(wù)規(guī)模較小時(shí)，提出了基于云計(jì)算時(shí)間預(yù)測(cè)的資源調(diào)度能耗優(yōu)化模型，進(jìn)行了云系統(tǒng)資源調(diào)度過(guò)程中低利用率時(shí)能耗的優(yōu)化。根據(jù)所提模型設(shè)計(jì)了基于時(shí)間預(yù)測(cè)的資源調(diào)度算法，提出了時(shí)間預(yù)測(cè)因子以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)每次預(yù)測(cè)時(shí)間的準(zhǔn)確率，提出了歷史時(shí)間槽算法來(lái)存儲(chǔ)與更新時(shí)間節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性。實(shí)驗(yàn)表明，在隨機(jī)任務(wù)量較少時(shí)，該調(diào)度算法可以有效地節(jié)省云系統(tǒng)低利用率時(shí)浪費(fèi)的能耗。
　　再次，在云計(jì)算系統(tǒng)中的隨機(jī)任務(wù)規(guī)模較大時(shí)

4、，提出了基于任務(wù)忍耐值的資源調(diào)度算法以?xún)?yōu)化云系統(tǒng)能耗。研究了云系統(tǒng)中執(zhí)行任務(wù)的情況，引出了松弛時(shí)間概念，定義了任務(wù)超時(shí)忍耐函數(shù)，通過(guò)調(diào)整任務(wù)分配資源以減少任務(wù)等待時(shí)間；根據(jù)任務(wù)的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)重要等級(jí)、任務(wù)在云系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)短等參數(shù)計(jì)算出任務(wù)超時(shí)忍耐值的大??；提出了基于云計(jì)算任務(wù)忍耐值的資源調(diào)度能耗優(yōu)化模型，設(shè)計(jì)了資源調(diào)度算法以?xún)?yōu)化云系統(tǒng)能耗，對(duì)各算法性能對(duì)比后，證明了所提算法更好地優(yōu)化了云系統(tǒng)的能耗。
　　此外，在云系統(tǒng)隨機(jī)任務(wù)規(guī)模

5、適中時(shí)，為避免由于任務(wù)與資源的不相關(guān)性而浪費(fèi)過(guò)多能耗以及由此導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中心間任務(wù)數(shù)據(jù)傳輸能耗的浪費(fèi)，本課題研究了云數(shù)據(jù)中心之間的的資源相關(guān)性，提出了任務(wù)調(diào)度過(guò)程中的資源相關(guān)性概念。通過(guò)計(jì)算資源相關(guān)性的大小實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度，設(shè)計(jì)了基于資源相關(guān)性的云計(jì)算調(diào)度模型，使任務(wù)調(diào)度所產(chǎn)生的能耗隨資源相關(guān)性的提高而減少，提出了基于資源相關(guān)性的云計(jì)算資源調(diào)度算法以?xún)?yōu)化傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的能耗。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本算法有效地優(yōu)化了云系統(tǒng)產(chǎn)生的能耗并提高了系統(tǒng)效率。<

6、br>　　最后，在隨機(jī)任務(wù)規(guī)模不同情況下，對(duì)云計(jì)算資源調(diào)度過(guò)程中可能產(chǎn)生的成本進(jìn)行了約束，在世界時(shí)區(qū)的特性可能產(chǎn)生不同電價(jià)、網(wǎng)絡(luò)帶寬、負(fù)載程度的研究基礎(chǔ)上，提出了世界動(dòng)態(tài)時(shí)區(qū)性電價(jià)，進(jìn)而提出了基于以執(zhí)行成本為約束條件的云系統(tǒng)資源調(diào)度能耗優(yōu)化模型，在資源調(diào)度過(guò)程中，利用負(fù)載程度、電價(jià)等因素優(yōu)化云系統(tǒng)能耗。在該模型中，設(shè)計(jì)了任務(wù)分層策略以實(shí)現(xiàn)任務(wù)能耗分層，提出了云系統(tǒng)自適應(yīng)資源匹配調(diào)度算法，在完成調(diào)度過(guò)程的約束條件后進(jìn)行系統(tǒng)資源利用率等因素