云計算環(huán)境下基于時間和可靠性的調(diào)度策略

丁道建

摘 要：隨著社會的發(fā)展，科技的進步，人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，互聯(lián)網(wǎng)的廣泛開發(fā)使用，是人類近代史上最值得驕傲的事情之一。當今時代是一個大數(shù)據(jù)時代，云計算的出現(xiàn)為很多領域提供了便利條件，如超大數(shù)據(jù)的計算、預測天氣、未來市場的發(fā)展趨勢等。云計算是一種高性能、低成本的互聯(lián)網(wǎng)服務模式，為客戶提供云計算服務，使計算能力富有商品化氣息。目前云計算雖然取得了不錯的成果，但其在進行調(diào)度計算時常常忽略時間與可靠性方面的影響，為了呈現(xiàn)出更完美的云計算模式，相關研究人員應加大此方面研究力度。

關鍵詞：云計算環(huán)境；時間；可靠性；調(diào)度策略

如今社會漸漸步入網(wǎng)絡時代，各個領域的發(fā)展也極其迅速，龐大的數(shù)據(jù)量導致單個計算機計算系統(tǒng)負荷過重，而Agent系統(tǒng)的出現(xiàn)很好的解決了這一問題，如今分布式計算遍布各個領域，在其中發(fā)揮了巨大的數(shù)據(jù)處理作用。當下系統(tǒng)通常由于數(shù)據(jù)的龐大、復雜呈現(xiàn)出分布式特點，而Agent可以將多個計算節(jié)點結合，同時完成多個計算任務，實現(xiàn)了大數(shù)據(jù)的快速處理和精準計算。雖然Agent可以很好的完成大數(shù)據(jù)處理任務，但是往往客戶提出的任務和相關服務需求，需要Agent進行調(diào)度策略的選擇，從而找到最快速、最有效的方法。

1 云計算基本概念

云計算是互聯(lián)網(wǎng)普遍應用下的產(chǎn)物，也是基于互聯(lián)網(wǎng)之外的附加服務，云計算作為一種虛擬資源，通常需要互聯(lián)網(wǎng)提供動態(tài)易擴展服務，與互聯(lián)網(wǎng)有著不可分割的關系。很久之前，云是電信網(wǎng)的代名詞，如今云作為互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡的比喻說法，能夠將互聯(lián)網(wǎng)與基礎設施的抽象關系進行有序整理。因此云計算具有超強大的計算能力，甚至可以完成每秒10億次的運算任務，用戶只需要將數(shù)據(jù)通過手機、電腦等通訊設備輸入數(shù)據(jù)中心，按照云計算的提示，根據(jù)自身需求進行計算即可[1]。

當今社會一直沒有對云計算做出精準的定義，云計算的相關解釋甚至多大百種以上，目前較受大家接受的是，美國國家標準與技術研究院對于云計算的定義：云計算是一種商品化服務，為客戶提供方便、快捷的網(wǎng)絡訪問需要按照使用量付費。云計算具有相當龐大的計算資源共享池，其操作方式簡單，用戶只需要簡單操作下就可以快速、準確的獲取自己需要的資源。

2 基于時間和可靠性的調(diào)度策略

一個完整、高效率的計算系統(tǒng)，不僅要擁有完美的結構設計，同時控制調(diào)度策略也是非常重要的一部分。控制調(diào)度策略發(fā)揮著與人腦同樣的作用，支配著整個系統(tǒng)的運行，其工作效率直接影響到系統(tǒng)完成任務的速度與質量。將調(diào)度策略建立在時間與可靠性的基礎上，有利于找到最完美的調(diào)度策略。系統(tǒng)具有自動劃分任務與計算節(jié)點的功能，當全局Agent對執(zhí)行Agen發(fā)出任務后，Agen會對任務的特點以及相關參數(shù)進行分析，并將任務合理分配到各個節(jié)點，共同完成計算[2]。

（一）系統(tǒng)模型相關假設

1.執(zhí)行Agen將任務分別發(fā)送至各個計算節(jié)點后，計算節(jié)點馬上進行數(shù)據(jù)處理，完成后，將最終結果發(fā)送給執(zhí)行Agen。

2.在進行數(shù)據(jù)處理時，計算節(jié)點有一定的故障率，以及處理故障的能力，此現(xiàn)象不會與外部產(chǎn)生任何關系，各節(jié)點故障均具有相互獨立的特點。

3.通信信道與計算節(jié)點特點相似，均有與外部環(huán)境無關、相互獨立的故障率與故障處理能力。

4.EB中的子任務處理是按照先后順序進行的，子任務的執(zhí)行時間與任務復雜程度成正比，與計算節(jié)點數(shù)據(jù)處理速度成反比。

5.不論是全局Agen或是執(zhí)行Agen，其處理任務的能力絕對可靠，執(zhí)行時間可忽略不計

（二）服務時間與服務可靠性

假設用戶給全局Agen下達的任務為ひ，執(zhí)行Agen將此任務分為m個可單獨執(zhí)行的子任務，在對子任務進行劃分，分為h個EB模塊，并保證每個模塊中至少有一個子任務，將模塊定義為?i，彼此互相獨立，可得到以下公式：

完成模塊的劃分后，對每個計算節(jié)點分發(fā)子任務，已知有g（g≥h）個計算節(jié)點，以Ω作為節(jié)點集進行定義，將Ω分為h個互相獨立的計算節(jié)點子集ωi，則可得到以下公式：

計算節(jié)點或者通信信道在進行數(shù)據(jù)處理時，發(fā)生故障的幾率幾乎相同，因此可以認為EB任務集在節(jié)點執(zhí)行的時間為無窮大[3]。

3 調(diào)度策略與求解

（一）調(diào)度策略

由于每個用戶的要求不同，因此需要進行策略選擇，目前比較常用的是最長服務時間與最低服務可靠性兩種。

當客戶對于完成任務的時間有一定要求時，通常最長時間為θ，此時系統(tǒng)必須保證平均服務時間ω不能大于顧客規(guī)定的最長時間θ。執(zhí)行Agent的任務就是在保證平均時間小于最大時間的前提下，找到最合理的分配方式，將服務可靠度R提升至最高。

而如果客戶要求任務的可靠性時，同樣會給定一個最低可靠性

Rmin，此時對系統(tǒng)的提出的條件是，必須保證任務處理的可靠性大于等于顧客給定的最低可靠性，執(zhí)行Agent的任務是保證服務可靠性R≥Rmin的前提下，找到最佳調(diào)度策略，使平均服務時間最短[4]。

（二）求解調(diào)度策略

根據(jù)調(diào)度策略結果，決定最佳任務劃分以及資源分配方式是目前最好的方式之一，由于此種解法屬于組合優(yōu)化類，因此可以使用模擬退火算法進行最佳方式選取。模擬退火算法最常見的計算方式是：給定一個“較高的處溫”，結合概率的突跳特性與溫度逐漸下降的參數(shù)，在整個系統(tǒng)中尋找最合適的解決方法。

4 結語

當下，云計算在社會各個領域中發(fā)揮著重要作用，已經(jīng)成為各界人士研究的熱點，其中調(diào)度策略作為最影響云計算技能的因素之一，更是受到廣泛關注。用戶對于任務的要求一定與自身利益緊密相關，云計算對于用戶要求的執(zhí)行度，直接關系到用戶自身利益，同時也關系到云計算服務質量，對促進云服務提供商和用戶自身的經(jīng)濟效益都有很大影響，對促進我國經(jīng)濟發(fā)展也有不同的意義，因此應加大對云計算調(diào)度策略的研究。

參考文獻

[1]劉永，王新華，邢長明等云計算環(huán)境下基于蟻群優(yōu)化算法的資源調(diào)度策略[J].計算機技術與發(fā)展，2011，（11）09：19-23+27.

[2]閆歌，于炯，楊興耀.基于可靠性的云工作流調(diào)度策略[J].計算機應用，2014，（05）03：673-677.

[3]王勇，劉美林，李凱，等 云環(huán)境下基于可靠性的均衡任務調(diào)度算法研究[J]. 計算機科學，2015，S1：325-331.

[4]余盛季，魏愷明，李強等.云計算環(huán)境下基于時間和可靠性的調(diào)度策略[J].計算機應用研究，2016，（05）09：1-7.