一種云計(jì)算資源調(diào)度系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種云計(jì)算資源調(diào)度系統(tǒng)及方法，該方法包括：根據(jù)任務(wù)數(shù)和資源數(shù)來(lái)建立資源分配模型，定義資源分配矩陣、資源調(diào)用時(shí)間矩陣以及調(diào)度目標(biāo)；根據(jù)編碼規(guī)則，產(chǎn)生初始種群的編碼；根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算種群的適應(yīng)度值；根據(jù)適應(yīng)度值選取優(yōu)勢(shì)種群；利用學(xué)習(xí)因子進(jìn)行種群的更新，根據(jù)更新的結(jié)果產(chǎn)生下一代新的種群；判斷是否符合終止條件，若符合，則終止，表明找到最優(yōu)解；若不符合，則返回計(jì)算適應(yīng)度值；根據(jù)解碼規(guī)則，對(duì)找到的最優(yōu)解進(jìn)行解碼操作，得到資源分配的結(jié)果，本發(fā)明能夠很好地解決云計(jì)算的資源分配問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種云計(jì)算資源調(diào)度系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及云計(jì)算資源調(diào)度方案，特別是涉及一種基于分布估計(jì)算法的云計(jì)算資 源調(diào)度系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 云計(jì)算是將所有的資源虛擬化存放在一個(gè)資源池中，透明地調(diào)度這些資源供各個(gè) 任務(wù)使用，所以云計(jì)算關(guān)鍵的部分是應(yīng)用層和虛擬資源層之間的虛擬化映射。資源分配問(wèn) 題就是尋找一個(gè)優(yōu)化方案實(shí)現(xiàn)任務(wù)與資源的合理映射。如何找到一個(gè)合理的分配方案，資 源調(diào)度是關(guān)鍵。
[0003] 梁桂才等人于《南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》發(fā)表的"應(yīng)用Min-Min算法思想解決依 賴型任務(wù)調(diào)度"提出了一種經(jīng)典的調(diào)度算法來(lái)解決資源分配問(wèn)題，這類算法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，但 是解決超大規(guī)模的數(shù)據(jù)時(shí)性能不佳；ZhenXiao等人于《IEEETRANSACTIONSONPARALLEL ANDDISTRIBUTEDSYSTEMS》發(fā)表的"DynamicResourceAllocationUsingVirtual MachinesforCloudComputingEnvironment"采用經(jīng)濟(jì)學(xué)的思想有效地解決了資源分配 問(wèn)題，這類算法精確，但是建模過(guò)程太過(guò)復(fù)雜
[0004] 分布估計(jì)算法（EstimationofDistributionAlgorithms)是一類新型的智能 算法，它結(jié)合了遺傳算法與統(tǒng)計(jì)學(xué)的特性，通過(guò)概率向量對(duì)問(wèn)題的解空間采樣而得到下一 代群體，該算法提供了很好的全局搜索框架，具有并行計(jì)算的特點(diǎn)，近年來(lái)已經(jīng)成為國(guó)際 進(jìn)化計(jì)算領(lǐng)域的研宄熱點(diǎn)?；诜N群的增量學(xué)習(xí)算法（PopulationBasedIncremental Learning，PBIL算法）是分布估計(jì)算法的一種具體形式，已經(jīng)在很多問(wèn)題中得到了應(yīng)用。如 何將實(shí)現(xiàn)基于分布估計(jì)算法的云計(jì)算資源調(diào)度是目前迫切需解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種云計(jì)算資源調(diào)度系 統(tǒng)及方法，其實(shí)現(xiàn)了利用分布估計(jì)算法設(shè)計(jì)了針對(duì)云計(jì)算資源分配問(wèn)題的資源調(diào)度方法， 提供了很好的全局搜索框架，具有并行計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地解決云計(jì)算的資源分配問(wèn) 題。
[0006] 為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種云計(jì)算資源調(diào)度方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟一，根據(jù)任務(wù)數(shù)和資源數(shù)來(lái)建立資源分配模型，定義資源分配矩陣、資源調(diào)用 時(shí)間矩陣以及調(diào)度目標(biāo)；
[0008] 步驟二，根據(jù)編碼規(guī)則，產(chǎn)生初始種群的編碼；
[0009] 步驟三，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算種群的適應(yīng)度值；
[0010] 步驟四，根據(jù)適應(yīng)度值選取優(yōu)勢(shì)種群；
[0011] 步驟五，利用學(xué)習(xí)因子進(jìn)行種群的更新，根據(jù)更新的結(jié)果產(chǎn)生下一代新的種群；
[0012] 步驟六判斷是否符合終止條件，若符合，則終止，表明找到最優(yōu)解；若不符合，則返 回步驟三，繼續(xù)進(jìn)化過(guò)程；
[0013] 步驟七，根據(jù)解碼規(guī)則，對(duì)找到的最優(yōu)解進(jìn)行解碼操作，得到資源分配的結(jié)果
[0014] 進(jìn)一步地，所述資源分配矩陣N為根據(jù)云計(jì)算資源調(diào)度的任務(wù)數(shù)和資源數(shù)初始化 一個(gè)mXn的矩陣N，如果任務(wù)&調(diào)用了資源r」，則標(biāo)記為N[i] [j] = 1，否則標(biāo)記為N[i] [j] = 〇,它是由〇和1為基本元素所構(gòu)成的mXn矩陣；每個(gè)任務(wù)心獨(dú)立調(diào)用資源r」所用 的時(shí)間記為T[i] [j]，則m個(gè)任務(wù)調(diào)度n個(gè)資源所用的時(shí)間構(gòu)成一個(gè)mXn資源調(diào)用時(shí)間矩 陣T。
[0015] 進(jìn)一步地，假設(shè)在云計(jì)算資源調(diào)度中，共有m個(gè)任務(wù)和n個(gè)虛擬資源，則該資源分 配模型定義為：

【權(quán)利要求】
1. 一種云計(jì)算資源調(diào)度方法，包括如下步驟： 步驟一，根據(jù)任務(wù)數(shù)和資源數(shù)來(lái)建立資源分配模型，定義資源分配矩陣、資源調(diào)用時(shí)間 矩陣以及調(diào)度目標(biāo)； 步驟二，根據(jù)編碼規(guī)則，產(chǎn)生初始種群的編碼； 步驟三，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算種群的適應(yīng)度值； 步驟四，根據(jù)適應(yīng)度值選取優(yōu)勢(shì)種群； 步驟五，利用學(xué)習(xí)因子進(jìn)行種群的更新，根據(jù)更新的結(jié)果產(chǎn)生下一代新的種群； 步驟六判斷是否符合終止條件，若符合，則終止，表明找到最優(yōu)解；若不符合，則返回步 驟三，繼續(xù)進(jìn)化過(guò)程； 步驟七，根據(jù)解碼規(guī)則，對(duì)找到的最優(yōu)解進(jìn)行解碼操作，得到資源分配的結(jié)果。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種云計(jì)算資源調(diào)度方法，其特征在于：所述資源分配矩陣N 為根據(jù)云計(jì)算資源調(diào)度的任務(wù)數(shù)和資源數(shù)初始化一個(gè)mXη的矩陣N，如果任務(wù)&調(diào)用了資 源則標(biāo)記為N[i] [j] = 1，否則標(biāo)記為N[i] [j] = 0,它是由O和1為基本元素所構(gòu)成的 mXn矩陣海個(gè)任務(wù)&獨(dú)立調(diào)用資源r」所用的時(shí)間記為T[i] [j]，則m個(gè)任務(wù)調(diào)度η個(gè)資 源所用的時(shí)間構(gòu)成一個(gè)mXn資源調(diào)用時(shí)間矩陣Τ。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種云計(jì)算資源調(diào)度方法，其特征在于：假設(shè)在云計(jì)算資源調(diào) 度中，共有m個(gè)任務(wù)和η個(gè)虛擬資源，則該資源分配模型定義為：
其中，TotalTime為m個(gè)任務(wù)完成所需的總時(shí)間，hj為資源r」上所有任務(wù)完成的時(shí)間 之和A = 廠"x ""廠" 1=1 O
4. 如權(quán)利要求3所述的一種云計(jì)算資源調(diào)度方法，其特征在于：所述云計(jì)算資源調(diào)度 的目標(biāo)為使TotalTime盡可能小。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種云計(jì)算資源調(diào)度方法，其特征在于：所述適應(yīng)度函數(shù)的定 義如下：
6. 如權(quán)利要求5所述的一種云計(jì)算資源調(diào)度方法，其特征在于：所述學(xué)習(xí)因子為： rk = T1 - Ir1 - r) * (j：)2 其中，k表示迭代次數(shù)，rk為學(xué)習(xí)因子，是迭代次數(shù)k的函數(shù)，隨k的變化而變化，r 1表 示最開(kāi)始的時(shí)候的學(xué)習(xí)因子，r表示最終結(jié)束時(shí)的學(xué)習(xí)因子，為一確定的限定值，T為最大 迭代次數(shù)。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種云計(jì)算資源調(diào)度方法，其特征在于：所述編碼規(guī)則為將所 述資源分配矩陣轉(zhuǎn)換為一維表，轉(zhuǎn)換后的一維表表示一條染色體。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種云計(jì)算資源調(diào)度方法，其特征在于：所述解碼規(guī)則為將已 知的染色體表示的一維表相應(yīng)地轉(zhuǎn)化成二維表。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種云計(jì)算資源調(diào)度方法，其特征在于：于步驟四中，將獲得的 適應(yīng)度值排序，選取前面的一半群體為優(yōu)勢(shì)群體，將優(yōu)勢(shì)群體作為新的群體的一部分進(jìn)行 后續(xù)的迭代操作。
10. -種云計(jì)算資源調(diào)度系統(tǒng)，包括： 云計(jì)算資源分配模型建立模組，根據(jù)任務(wù)數(shù)和資源數(shù)來(lái)建立資源分配模型，定義資源 分配矩陣、資源調(diào)用時(shí)間矩陣以及云計(jì)算資源調(diào)度的目標(biāo)； 編碼模組，根據(jù)編碼規(guī)則，產(chǎn)生初始種群的編碼； 適應(yīng)度值計(jì)算模組，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算種群的適應(yīng)度值； 優(yōu)勢(shì)種群選取模組，根據(jù)適應(yīng)度值選取優(yōu)勢(shì)種群； 更新模組，利用學(xué)習(xí)因子進(jìn)行種群的更新，根據(jù)更新的結(jié)果產(chǎn)生下一代新的種群； 判斷模組，判斷是否符合終止條件，若符合，則終止進(jìn)化過(guò)程，表明找到最優(yōu)解；若不符 合，則繼續(xù)啟動(dòng)適應(yīng)度值計(jì)算模組，繼續(xù)進(jìn)化過(guò)程； 解碼模組，根據(jù)解碼規(guī)則，對(duì)找到的最優(yōu)解進(jìn)行解碼操作，得到資源分配的結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G06F9/455GK104516785SQ201410810932
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】陳年生, 沈?qū)W東 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院