多個云環(huán)境下大數(shù)據(jù)工作流性能優(yōu)化算法的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著云計算技術(shù)的不斷發(fā)展，融合多個云計算環(huán)境的混合云越來越得到廣泛的應(yīng)用。在許多科研應(yīng)用程序中，要得到最終結(jié)果需要執(zhí)行一系列任務(wù)。而這些任務(wù)，如數(shù)據(jù)生成、處理、分析等，之間存在著相互依存的關(guān)系，這些任務(wù)組合及其相互依存關(guān)系構(gòu)成了工作流。在很多具體的大數(shù)據(jù)應(yīng)用實踐中，工作流技術(shù)已經(jīng)成為不可或缺的一部分。目前云計算服務(wù)分為三種:軟件即服務(wù)（Software as a Service，SaaS），平臺即服務(wù)（Platform as a Ser

2、vice，PaaS），基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure as a Service，IaaS)?；A(chǔ)設(shè)施即服務(wù)是將計算資源抽象成一個個虛擬機，將虛擬硬件資源提供給用戶。它對于大數(shù)據(jù)工作流的執(zhí)行是最適用的。對于一個工作流，可以直接應(yīng)用云平臺所提供的虛擬硬件資源來執(zhí)行各個任務(wù)，就像傳統(tǒng)的運行在集群上的工作流一樣。
　　在實際應(yīng)用中，預(yù)算約束和可靠性約束都是對大數(shù)據(jù)工作流的部署非常重要的約束。預(yù)算約束是保證工作流能以較低的成本

3、運行完成，而可靠性約束針對的是真實的云環(huán)境中的各種不確定性和故障。本文針對在預(yù)算和可靠性雙重約束條件下的多個云環(huán)境中工作流映射問題，抽象出問題的數(shù)學(xué)模型，分析了問題的復(fù)雜性，設(shè)計了啟發(fā)式算法，并進行了實驗比較。文章證明了問題的復(fù)雜度是屬于NP-Complete的，并且通過實驗發(fā)現(xiàn)本文提出的算法相比較之前的算法有明顯的優(yōu)越性。
　　本文對于工作流映射的研究分為以下幾部分:
　　問題的提出與復(fù)雜性的證明。本文針對預(yù)算受約束，通過

4、工作流映射，建立了針對兩種不同可靠性要求下的端對端延遲最小化問題的數(shù)學(xué)模型。通過復(fù)雜性分析，證明了這兩個問題都是一類NP-Complete問題的子問題，從而得到這兩個問題也都是NP-Complete的。
　　問題的分析與算法的設(shè)計。針對這兩個問題，分別提出了啟發(fā)式算法RMCWM和EMCWM，算法分為虛擬機選擇、物理機及帶寬選擇兩個階段。由于問題中對可靠性的建模采用了3GG模型，在分析該模型特性的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了優(yōu)化可靠性的規(guī)律。并將