云機(jī)器人平臺(tái)下面向服務(wù)質(zhì)量的任務(wù)調(diào)度策略研究.pdf

1、隨著云計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，云機(jī)器人已成為家庭服務(wù)機(jī)器人的重點(diǎn)研究方向之一。機(jī)器人在任務(wù)執(zhí)行過程中，根據(jù)用戶需要會(huì)向云端發(fā)送多種任務(wù)請(qǐng)求;在多機(jī)共存環(huán)境下，多個(gè)機(jī)器人也會(huì)在同一時(shí)間段向云端發(fā)送不同的請(qǐng)求。因此，如何實(shí)時(shí)、高效地對(duì)用戶任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，是云機(jī)器人系統(tǒng)中亟待解決的核心問題，具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。本文針對(duì)山東大學(xué)服務(wù)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的特點(diǎn)，搭建了一個(gè)小型的IaaS(Infrastructure as a Service)類云

2、管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)一定量基礎(chǔ)設(shè)施的管理與監(jiān)控。其次深入研究了云環(huán)境中的任務(wù)調(diào)度問題，針對(duì)批模式和在線模式分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的調(diào)度策略。本文的工作主要可分為以下幾個(gè)部分:
　　(1)云管理平臺(tái)CloudStack的搭建。隨著實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量的逐漸增多，為了實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理與監(jiān)控，本文選用了功能與界面都相對(duì)友好、安裝難易程度可接受且開源的CloudStack為基本框架，完成了小型IaaS類私有云平臺(tái)的搭建。其中，一臺(tái)物理機(jī)充當(dāng)管理節(jié)點(diǎn)

3、并配置了MySQL數(shù)據(jù)庫、開啟了NFS(NetworkFile System)服務(wù)作為主存儲(chǔ)使用，另一臺(tái)作為KVM(Kernel-based Virtual Machine)宿主機(jī)使用。管理節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一處理用戶請(qǐng)求，借助MySQL記錄系統(tǒng)中的各類信息并監(jiān)控計(jì)算節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)和VM(Virtual Machine)等的狀態(tài)，幫助管理員和用戶了解當(dāng)前整個(gè)系統(tǒng)中各部分的運(yùn)行情況，方便應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。計(jì)算節(jié)點(diǎn)從管理節(jié)點(diǎn)處獲得相關(guān)信息并最終完成用戶請(qǐng)求。功

4、能測(cè)試表明:該系統(tǒng)運(yùn)行正常且可以順利完成相應(yīng)功能，為來訪用戶提供計(jì)算與存儲(chǔ)資源。
　　(2)研究云環(huán)境中任務(wù)的批調(diào)度模式并設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)度策略。針對(duì)云環(huán)境中的大量用戶任務(wù)，提出了一種面向服務(wù)質(zhì)量的靜態(tài)多任務(wù)混合調(diào)度算法。該算法考慮了任務(wù)在不同資源節(jié)點(diǎn)上的執(zhí)行差異，將該差異與自定義的優(yōu)先級(jí)相結(jié)合得到任務(wù)權(quán)重。具體執(zhí)行過程中，以任務(wù)權(quán)重由高到低形成分配順序，并結(jié)合貪婪算法的基本思想來避免負(fù)載失衡。仿真結(jié)果表明，該算法能夠處理實(shí)際云環(huán)境中

5、任務(wù)多且復(fù)雜的情況，可有效提高云機(jī)器人系統(tǒng)的系統(tǒng)性能與服務(wù)質(zhì)量。
　　(3)研究云環(huán)境中任務(wù)的在線調(diào)度模式并設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)度算法。針對(duì)云環(huán)境中用戶任務(wù)到達(dá)的不確定性，提出了一種面向服務(wù)質(zhì)量的動(dòng)態(tài)改進(jìn)蟻群算法。該算法以任務(wù)的動(dòng)態(tài)到達(dá)為基礎(chǔ)，以任務(wù)的到達(dá)時(shí)間及各任務(wù)對(duì)資源的需求量來衡量?jī)?yōu)先級(jí)的高低;在任務(wù)分配過程中，又綜合考慮了節(jié)點(diǎn)固有執(zhí)行能力、當(dāng)前負(fù)載情況等多種因素。仿真結(jié)果表明該算法能夠適應(yīng)動(dòng)態(tài)的云計(jì)算環(huán)境，在順利完成用戶任務(wù)的前提