專利名稱：一種云計(jì)算自主式優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及系統(tǒng)信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種云計(jì)算自主式優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
元胞自動(dòng)機(jī)是一種源于人工生命的新興建模方法，其發(fā)展得益于邏輯數(shù)學(xué)、離散 數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展。另一方面，元胞自動(dòng)機(jī)的發(fā)展也為非線性科學(xué)和復(fù)雜系統(tǒng) 科學(xué)提供了 一種好的建模方法。元胞自動(dòng)機(jī)(Cellular Automata，簡稱CA)模型，是一種對(duì)空間、時(shí)間、狀態(tài)高 度抽象化概括而成的微觀仿真模型，它在宏觀上表現(xiàn)為規(guī)則的離散的無窮網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)在結(jié)構(gòu) 隨著其應(yīng)用目的而變化，無窮網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為一個(gè)元胞(cell)。該模型由John Von Neumann提出，它從復(fù)雜系統(tǒng)的視角出發(fā)，利用人工智能和計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的最新研 究成果，在微觀層次上構(gòu)造個(gè)體(元胞)，微觀個(gè)體的加總得到宏觀結(jié)果，是一種自底向上 (Bottom-up)的研究方法。各元胞來源于對(duì)所研究具體對(duì)象實(shí)體的抽象，每個(gè)元胞具有其自 身的狀態(tài)和行為，通過與其它元胞和外部環(huán)境進(jìn)行通信與合作，達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)的更新。 模型的基本思想是模擬個(gè)體的行為和互動(dòng)，通過個(gè)體的綜合得到宏觀結(jié)果。它能確切地描 述現(xiàn)實(shí)中的狀態(tài)傳播現(xiàn)象，即個(gè)體狀態(tài)取決于周圍一定數(shù)目鄰居的狀態(tài)。雖然，各個(gè)個(gè)體 之間可能沒有直接的聯(lián)系，但是，通過元胞個(gè)體之間的鄰居關(guān)系，通過鄰居去影響鄰居的鄰 居。如此反復(fù)，就能將局部個(gè)體的行為拓展開來，直至影響到全局。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中資源統(tǒng)一調(diào)配的復(fù)雜性問題，提供一種云計(jì)算自主式優(yōu) 化方法，從自主式調(diào)配的方向，通過使用元胞自動(dòng)機(jī)的模擬方法，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算中計(jì)算資源的 自主式調(diào)配、存儲(chǔ)、管理、分析。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種基于仿生學(xué)的云計(jì)算優(yōu)化方 法，它包括以下步驟(1)網(wǎng)絡(luò)初始建立計(jì)算機(jī)通過可用通信進(jìn)行相互的連接，構(gòu)成云計(jì)算的計(jì)算網(wǎng)(2)初始網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)計(jì)算按照計(jì)算機(jī)之間的通信能力，來計(jì)算計(jì)算機(jī)之間的連 接權(quán)，并將這些連接權(quán)發(fā)送至云平臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行記錄。(3)初始網(wǎng)絡(luò)集合分割云平臺(tái)服務(wù)器根據(jù)計(jì)算機(jī)連接權(quán)的大小，將網(wǎng)絡(luò)中的計(jì) 算機(jī)進(jìn)行排序，連接權(quán)大的作為中心計(jì)算單元，連接權(quán)較小的作為邊緣計(jì)算單元，按連接權(quán) 從大到小對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集合化分割，集合的等級(jí)和個(gè)數(shù)根據(jù)云網(wǎng)絡(luò)大小可靈活制定。(4)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷計(jì)算在進(jìn)行云計(jì)算的過程中，每一個(gè)計(jì)算機(jī)單元根據(jù)周圍計(jì) 算機(jī)的負(fù)荷信息來更新自身的負(fù)荷等級(jí)，每一個(gè)集合根據(jù)周圍計(jì)算機(jī)的負(fù)荷信息來更新動(dòng) 態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值。(5)計(jì)算資源自主分配在進(jìn)行計(jì)算資源調(diào)度時(shí)，發(fā)出資源需求的計(jì)算機(jī)通過探測周圍計(jì)算機(jī)的負(fù)荷等級(jí)，來決定計(jì)算資源的提取方向(元胞的生長方向)，同時(shí)通過探測 周圍計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)來標(biāo)定死區(qū)計(jì)算機(jī)(即沒有外向傳輸信息能力的計(jì)算機(jī))，通過 對(duì)計(jì)算資源的提取過程可通過元胞自動(dòng)機(jī)的生長進(jìn)行模擬，使系統(tǒng)進(jìn)行自主式資源調(diào)配、 存儲(chǔ)、管理、分析。本發(fā)明的有益效果是，自主式計(jì)算資源管理和調(diào)度，解決了統(tǒng)一管理和調(diào)度中，由 于網(wǎng)絡(luò)的滯后擁堵而帶來的計(jì)算資源錯(cuò)誤調(diào)度問題，使計(jì)算資源的管理和調(diào)度實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明基于仿生學(xué)的云計(jì)算優(yōu)化方法，包括以下步驟一、網(wǎng)絡(luò)初始建立計(jì)算機(jī)通過可用通信進(jìn)行相互的連接，構(gòu)成云計(jì)算的計(jì)算網(wǎng)計(jì)算機(jī)可以通過無線Wifi、有線寬帶、電話線等多種網(wǎng)絡(luò)接入方式相互連接，構(gòu)成 云計(jì)算的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)二、初始網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)計(jì)算通過按照計(jì)算機(jī)之間的通信能力，來計(jì)算計(jì)算機(jī)之間的 連接權(quán)，并將這些連接權(quán)發(fā)送至云平臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行記錄。通過一個(gè)計(jì)算機(jī)向其它網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)發(fā)送測試數(shù)據(jù)包，來考查響應(yīng)時(shí)間，根據(jù) 響應(yīng)時(shí)間的長短來定義計(jì)算機(jī)之間的通信能力，同時(shí)通過計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)溥B接結(jié)構(gòu) 來定義連接權(quán)系數(shù)，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間每需要通過一個(gè)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接，連接權(quán)系數(shù)就加 一，直接連接的兩個(gè)計(jì)算機(jī)連接權(quán)系數(shù)為一，如果兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間有多條路徑相連，則取其 中連接權(quán)最小的連接權(quán)系數(shù)作為兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間的連接權(quán)系數(shù)。兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間的連接權(quán) 值由兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間多個(gè)數(shù)據(jù)包響應(yīng)時(shí)間的平均值除以它的連接權(quán)系數(shù)得到，單個(gè)計(jì)算機(jī) 的總連接權(quán)值由全部和它有關(guān)的連接權(quán)值相加得到。三、初始網(wǎng)絡(luò)集合分割云平臺(tái)服務(wù)器根據(jù)單個(gè)計(jì)算機(jī)總連接權(quán)的大小，將網(wǎng)絡(luò)中 的計(jì)算機(jī)進(jìn)行排序，連接權(quán)大的作為中心計(jì)算單元，連接權(quán)較小的作為邊緣計(jì)算單元，按連 接權(quán)從大到小對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集合化分割，集合的等級(jí)和個(gè)數(shù)根據(jù)云網(wǎng)絡(luò)大小可靈活制定。云平臺(tái)服務(wù)器根據(jù)單個(gè)計(jì)算機(jī)總連接權(quán)的大小，將網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)進(jìn)行降序排列。 按照云網(wǎng)絡(luò)的大小來制定集合數(shù)量，一般是80 100臺(tái)計(jì)算機(jī)作為一個(gè)集合，選取和集合 數(shù)量相同的最大連接權(quán)計(jì)算機(jī)分配到各個(gè)集合做為集合中心計(jì)算機(jī)，并以此集合中心計(jì)算 機(jī)為中心按與此計(jì)算機(jī)的連接權(quán)由大到小向外按層擴(kuò)展計(jì)算機(jī)集合，同時(shí)保證每一層向外 擴(kuò)展的連接權(quán)和值與中心計(jì)算機(jī)總連接權(quán)值相等或略大。四、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷計(jì)算在進(jìn)行云計(jì)算的過程中，每一個(gè)計(jì)算機(jī)單元根據(jù)周圍計(jì)算 機(jī)的負(fù)荷信息來更新自身的負(fù)荷等級(jí)，每一個(gè)集合根據(jù)周圍計(jì)算機(jī)的負(fù)荷信息來更新動(dòng)態(tài) 網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)。在進(jìn)行云計(jì)算過程中，每一個(gè)計(jì)算機(jī)單元向周圍計(jì)算機(jī)請(qǐng)求CPU的運(yùn)算負(fù)荷信息 和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷信息，將CPU的運(yùn)算負(fù)荷的百分量來標(biāo)定負(fù)荷等級(jí)，負(fù)荷等級(jí)從高到低依次如 下CPU運(yùn)算負(fù)荷超過90 %為非常繁忙，70 % 90 %為繁忙，50 % 70 %為正常，30 % 50%為空閑，30%以下為非常空閑。根據(jù)周圍計(jì)算機(jī)的負(fù)荷等級(jí)來更新連接權(quán)系數(shù)，通過將 網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷信息除以新的連接權(quán)系數(shù)得到實(shí)時(shí)的連接權(quán)值。五、計(jì)算資源自主分配在進(jìn)行計(jì)算資源調(diào)度時(shí)，發(fā)出計(jì)算資源需求的計(jì)算機(jī)通過探測周圍計(jì)算機(jī)的負(fù)荷等級(jí)，來決定計(jì)算資源的提取方向(元胞的生長方向)，同時(shí)通過 探測周圍計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)來標(biāo)定死區(qū)計(jì)算機(jī)(即沒有外向傳輸信息能力的計(jì)算機(jī))， 通過對(duì)計(jì)算資源的提取過程可通過元胞自動(dòng)機(jī)的生長進(jìn)行模擬，使系統(tǒng)進(jìn)行自主式資源調(diào) 配、存儲(chǔ)、管理、分析。 在進(jìn)行計(jì)算資源調(diào)試時(shí)，發(fā)出資源需求的計(jì)算機(jī)通過探測周圍計(jì)算機(jī)的負(fù)荷等級(jí) 來判斷是否選擇負(fù)荷等級(jí)的計(jì)算機(jī)作為計(jì)算信息的流向目標(biāo)計(jì)算機(jī)，當(dāng)負(fù)荷等級(jí)為非常繁 忙則不選擇，選擇負(fù)荷等級(jí)為正常以下最低等級(jí)的計(jì)算機(jī)標(biāo)定為流向目標(biāo)計(jì)算機(jī)，對(duì)所有 目標(biāo)計(jì)算機(jī)的CPU空閑資源求和，并得到每一個(gè)目標(biāo)計(jì)算機(jī)在總空閑資源中的百分比，以 此作為提取計(jì)算資源系數(shù)，同時(shí)通過探測周圍計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值，標(biāo)定網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)小 于1的為死區(qū)計(jì)算機(jī)，在下一次資源分配中進(jìn)行刪除，然后將周圍計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值 與計(jì)算資源系數(shù)相乘并進(jìn)行歸一化處理，向目標(biāo)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算信息分配。整個(gè)需要計(jì)算 的數(shù)據(jù)依照這種以發(fā)出計(jì)算資源需求的計(jì)算機(jī)做為中心自主分配流向其它計(jì)算機(jī)，再以其 它計(jì)算機(jī)為中心流向其它計(jì)算機(jī)，如此往復(fù)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行自主式資源調(diào)配、存儲(chǔ)、管 理、分析。
權(quán)利要求
1.一種基于仿生學(xué)的云計(jì)算優(yōu)化方法，其特征在于，它包括以下步驟(1)網(wǎng)絡(luò)初始建立計(jì)算機(jī)通過可用通信進(jìn)行相互的連接，構(gòu)成云計(jì)算的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。(2)初始網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)計(jì)算按照計(jì)算機(jī)之間的通信能力，來計(jì)算計(jì)算機(jī)之間的連接權(quán)， 并將這些連接權(quán)發(fā)送至云平臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行記錄。(3)初始網(wǎng)絡(luò)集合分割云平臺(tái)服務(wù)器根據(jù)計(jì)算機(jī)連接權(quán)的大小，將網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī) 進(jìn)行排序，連接權(quán)大的作為中心計(jì)算單元，連接權(quán)較小的作為邊緣計(jì)算單元，按連接權(quán)從大 到小對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集合化分割，集合的等級(jí)和個(gè)數(shù)根據(jù)云網(wǎng)絡(luò)大小可靈活制定。(4)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷計(jì)算在進(jìn)行云計(jì)算的過程中，每一個(gè)計(jì)算機(jī)單元根據(jù)周圍計(jì)算機(jī) 的負(fù)荷信息來更新自身的負(fù)荷等級(jí)，每一個(gè)集合根據(jù)周圍計(jì)算機(jī)的負(fù)荷信息來更新動(dòng)態(tài)網(wǎng) 絡(luò)連接權(quán)值。(5)計(jì)算資源自主分配在進(jìn)行計(jì)算資源調(diào)度時(shí)，發(fā)出資源需求的計(jì)算機(jī)通過探測周 圍計(jì)算機(jī)的負(fù)荷等級(jí)，來決定計(jì)算資源的提取方向(元胞的生長方向)，同時(shí)通過探測周圍 計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)來標(biāo)定死區(qū)計(jì)算機(jī)(即沒有外向傳輸信息能力的計(jì)算機(jī))，通過對(duì)計(jì) 算資源的提取過程可通過元胞自動(dòng)機(jī)的生長進(jìn)行模擬，使系統(tǒng)進(jìn)行自主式資源調(diào)配、存儲(chǔ)、 管理、分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于仿生學(xué)的云計(jì)算優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(1)中， 所述可用通信為無線Wifi、有線寬帶或電話線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于仿生學(xué)的云計(jì)算優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟( 具體 為通過一個(gè)計(jì)算機(jī)向其它網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)發(fā)送測試數(shù)據(jù)包，來考查響應(yīng)時(shí)間，根據(jù)響應(yīng)時(shí) 間的長短來定義計(jì)算機(jī)之間的通信能力，同時(shí)通過計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)溥B接結(jié)構(gòu)來定義 連接權(quán)系數(shù)，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間每需要通過一個(gè)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接，連接權(quán)系數(shù)就加一，直接 連接的兩個(gè)計(jì)算機(jī)連接權(quán)系數(shù)為一，如果兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間有多條路徑相連，則取其中連接 權(quán)最小的連接權(quán)系數(shù)作為兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間的連接權(quán)系數(shù)。兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間的連接權(quán)值由兩 個(gè)計(jì)算機(jī)之間多個(gè)數(shù)據(jù)包響應(yīng)時(shí)間的平均值除以它的連接權(quán)系數(shù)得到，單個(gè)計(jì)算機(jī)的總連 接權(quán)值由全部和它有關(guān)的連接權(quán)值相加得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于仿生學(xué)的云計(jì)算優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟C3)具體 為云平臺(tái)服務(wù)器根據(jù)單個(gè)計(jì)算機(jī)總連接權(quán)的大小，將網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)進(jìn)行降序排列。按照云 網(wǎng)絡(luò)的大小來制定集合數(shù)量，一般是80 100臺(tái)計(jì)算機(jī)作為一個(gè)集合，選取和集合數(shù)量相 同的最大連接權(quán)計(jì)算機(jī)分配到各個(gè)集合做為集合中心計(jì)算機(jī)，并以此集合中心計(jì)算機(jī)為中 心按與此計(jì)算機(jī)的連接權(quán)由大到小向外按層擴(kuò)展計(jì)算機(jī)集合，同時(shí)保證每一層向外擴(kuò)展的 連接權(quán)和值與中心計(jì)算機(jī)總連接權(quán)值相等或略大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于仿生學(xué)的云計(jì)算優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(4)具 體為在進(jìn)行云計(jì)算過程中，每一個(gè)計(jì)算機(jī)單元向周圍計(jì)算機(jī)請(qǐng)求CPU的運(yùn)算負(fù)荷信息和 網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷信息，將CPU的運(yùn)算負(fù)荷的百分量來標(biāo)定負(fù)荷等級(jí)，負(fù)荷等級(jí)從高到低依次如下 CPU運(yùn)算負(fù)荷超過90 %為非常繁忙，70 % 90 %為繁忙，50 % 70 %為正常，30 % 50 %為 空閑，30%以下為非常空閑。根據(jù)周圍計(jì)算機(jī)的負(fù)荷等級(jí)來更新連接權(quán)系數(shù)，通過將網(wǎng)絡(luò)負(fù) 荷信息除以新的連接權(quán)系數(shù)得到實(shí)時(shí)的連接權(quán)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于仿生學(xué)的云計(jì)算優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟(5)具 體為在進(jìn)行計(jì)算資源調(diào)試時(shí)，發(fā)出資源需求的計(jì)算機(jī)通過探測周圍計(jì)算機(jī)的負(fù)荷等級(jí)來判斷是否選擇負(fù)荷等級(jí)的計(jì)算機(jī)作為計(jì)算信息的流向目標(biāo)計(jì)算機(jī)，當(dāng)負(fù)荷等級(jí)為非常繁忙 則不選擇，選擇負(fù)荷等級(jí)為正常以下最低等級(jí)的計(jì)算機(jī)標(biāo)定為流向目標(biāo)計(jì)算機(jī)，對(duì)所有目 標(biāo)計(jì)算機(jī)的CPU空閑資源求和，并得到每一個(gè)目標(biāo)計(jì)算機(jī)在總空閑資源中的百分比，以此 作為提取計(jì)算資源系數(shù)，同時(shí)通過探測周圍計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值，標(biāo)定網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)小于1 的為死區(qū)計(jì)算機(jī)，在下一次資源分配中進(jìn)行刪除，然后將周圍計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值與計(jì) 算資源系數(shù)相乘并進(jìn)行歸一化處理，向目標(biāo)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算信息分配。整個(gè)需要計(jì)算的數(shù) 據(jù)依照這種以發(fā)出計(jì)算資源需求的計(jì)算機(jī)做為中心自主分配流向其它計(jì)算機(jī)，再以其它計(jì) 算機(jī)為中心流向其它計(jì)算機(jī)，如此往復(fù)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行自主式資源調(diào)配、存儲(chǔ)、管理、分 析。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種云計(jì)算自主式優(yōu)化方法，通過使用元胞自動(dòng)機(jī)對(duì)云計(jì)算過程的模擬，提出云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)按需、易擴(kuò)展的方式提取資源時(shí)的控制方法，從而使云計(jì)算過程中數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)、管理、分析得到優(yōu)化。傳統(tǒng)的云計(jì)算方法，是將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，本發(fā)明使用自主式計(jì)算資源管理和調(diào)度，解決了統(tǒng)一管理和調(diào)度中，由于網(wǎng)絡(luò)的滯后擁堵而帶來的計(jì)算資源錯(cuò)誤調(diào)度問題，使計(jì)算資源的管理和調(diào)度實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。
文檔編號(hào)G06F9/48GK102110021SQ20101057834
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者孟濬, 陳嘯 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)