主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的信息自適應(yīng)管理調(diào)度模型

朱 潔

（廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院，廣州511325）

0 引 言

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，采用大規(guī)模的云存儲系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)信息管理和調(diào)度，能夠切實(shí)增強(qiáng)云存儲系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)信息調(diào)度和管理能力［1］。在大規(guī)模的云存儲信息管理系統(tǒng)中，若能通過構(gòu)建主動(dòng)容錯(cuò)系統(tǒng)，再將主動(dòng)容錯(cuò)性控制融入其中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對主動(dòng)容錯(cuò)云存信息的大數(shù)據(jù)檢索和信息管理調(diào)度，還能有效提升資源管理的負(fù)載均衡調(diào)度能力［2］。

主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息負(fù)載均衡是實(shí)現(xiàn)資源有效利用和共享的一個(gè)重要手段，基于資源的負(fù)載均衡方法進(jìn)行云存儲信息管理，采用加權(quán)輪詢算法（Weighted Round Robin，WRR）、隨機(jī)放置算法等用于對云存系統(tǒng)的信息管理［3-4］，取得了較好的信息管理效果。時(shí)下，學(xué)界正在采用最小鏈接算法（Least-Connection，LC）進(jìn)行主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的信息資源調(diào)度［5］，同時(shí)再結(jié)合模糊C均值方法進(jìn)行信息聚類和自適應(yīng)均衡控制，只是該種方法在進(jìn)行主動(dòng)云存系統(tǒng)的信息調(diào)度和管理中卻存在計(jì)算開銷較大的問題?；诖?，本文則有針對性提出一種基于云存儲信息傳感融合的主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息自適應(yīng)調(diào)度算法。通過構(gòu)建云存儲系統(tǒng)資源信息語義本體模型來進(jìn)行云存儲信息傳感融合識別，從而設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對云存儲系統(tǒng)的信息管理和調(diào)度。最后進(jìn)行仿真測試，展示了本文方法在提高主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的信息自適應(yīng)管理調(diào)度能力方面的優(yōu)越性。

1 主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的信息存儲結(jié)構(gòu)和預(yù)處理

1.1 主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息分布存儲設(shè)計(jì)

首先構(gòu)建主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息傳感分布存儲模型，實(shí)現(xiàn)云資源的存儲、服務(wù)和信息負(fù)載均衡調(diào)度［6］。整個(gè)云存儲系統(tǒng)的信息管理和調(diào)度控制模型用一個(gè)連通的傳感分布圖G＝（V，E）表示，其中V為傳感分布中所有節(jié)點(diǎn)集合，v0表示Sink節(jié)點(diǎn)，云存儲系統(tǒng)的信息管理和調(diào)度模型中，設(shè)A?V，B?V且A∩B＝φ，并且每個(gè)主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息傳輸調(diào)度集Si（i＝1，2，…，L） 滿足，其中k＝1，2，…，L，在第k個(gè)時(shí)間片內(nèi)將云存儲信息聚集到云存儲系統(tǒng)的信息管理中心中，假設(shè)V＝[v1，v2，….，vn]表示任務(wù)調(diào)度向量，對云存儲系統(tǒng)來說，信息自適應(yīng)調(diào)度集的最大可行的資源匯集流應(yīng)分別滿足：＝ci+1，i和：＝di＇，i。 顯然此假設(shè)ci，i-1≤ min｛ci+1，i，di＇，i｝。大型云存儲信息庫的資源信息特征為：

在主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息傳感分布存儲過程中，按照Logistic模式選擇路徑，則swh可以表示為：

尋找一個(gè)云存儲信息聚集調(diào)度集｛S1，S2，…，SL｝， 使得云存儲信息TS（u）＝max（TS（v）+1，TS（u））最小，此時(shí)，定義云存儲系統(tǒng)的信息管理和調(diào)度節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)延響應(yīng)系統(tǒng)表達(dá)式為：

由此構(gòu)建數(shù)據(jù)信息流模型，主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)信息時(shí)間序列 ｛x（t0+iΔt）｝，i＝0，1，…，N-1，其相空間重構(gòu)軌跡為：

其中，K＝N-（m-1）τ，表示主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)信息時(shí)間序列的正交特征向量；τ為對主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)信息采樣的時(shí)間延遲；m為在相空間中的嵌入維數(shù)；si＝（xi，xi+τ，…，xi+（m-1）τ）T為一組標(biāo)量采樣序列［7］。

1.2 特征重構(gòu)和資源信息流集成調(diào)度

提取主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息流的關(guān)聯(lián)規(guī)則特征，采用灰色模型對主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)信息進(jìn)行自適應(yīng)管理調(diào)度，假設(shè)主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)信息歷史數(shù)據(jù)表示為{xi}， 結(jié)合相關(guān)規(guī)則重構(gòu)，得到輸出數(shù)據(jù)規(guī)則集x（k），把研究的主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)信息序列{xn}以如下向量在相空間中形成新的陣列流形矢量：

在主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)中，令R為大云存儲信息中包含有四元組 (Ei，Ej，d，t)的信任關(guān)系，構(gòu)建云存儲系統(tǒng)資源信息語義本體模型，計(jì)算信息自適應(yīng)調(diào)度的自適應(yīng)加權(quán)系數(shù)，進(jìn)行分類屬性權(quán)重評估［8］，給定大型云存儲信息任務(wù)有效率函數(shù)E（i，j）：

對于軌跡A上的任意一點(diǎn)ai，得到云存儲系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)規(guī)則向量A，B之間的空間有向距離為：

云存儲系統(tǒng)的信息管理和調(diào)度近似算法產(chǎn)生的信息采集時(shí)延為：

根據(jù)上述分析，提取云存儲系統(tǒng)中信息流的關(guān)聯(lián)規(guī)則特征，結(jié)合特征空間重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)信息自適應(yīng)管理調(diào)度優(yōu)化［9］。

2 信息管理調(diào)度模型優(yōu)化

在進(jìn)行主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息傳感分布存儲設(shè)計(jì)，提取主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息流的關(guān)聯(lián)規(guī)則特征的基礎(chǔ)上，進(jìn)行主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息自適應(yīng)調(diào)度，本文提出一種基于云存儲信息傳感融合的主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息自適應(yīng)調(diào)度算法。假設(shè)云存儲系統(tǒng)的信息管理和調(diào)度傳感分布節(jié)點(diǎn)中，所有的節(jié)點(diǎn)符合多維的正態(tài)分布概率，得到：

找到上式的最小值，在主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)中［10］，求得信息自適應(yīng)調(diào)度的網(wǎng)格間距離和時(shí)間特征，關(guān)聯(lián)規(guī)則特征估計(jì)為：

其中，l個(gè)特征值λ1，λ2，…，λl和特征向量矩陣Y＝［y1，y2，…，yl］，假設(shè)云存儲信息 {xn}Nn＝1 以如下矢量控制形式在傳感分布空間中形成新的映射：

其中，x為負(fù)載采樣點(diǎn)時(shí)間序列，信息自適應(yīng)調(diào)度運(yùn)行的一個(gè)時(shí)間跨度記為：

云存儲信息資源綜合負(fù)載為：

其中，w為權(quán)重；C為加權(quán)約束均衡比；D為云存儲信息超負(fù)荷時(shí)間；M為時(shí)間采樣周期。

結(jié)合大數(shù)據(jù)挖掘和自適應(yīng)調(diào)度算法，提取主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息流的關(guān)聯(lián)規(guī)則特征［11］，構(gòu)建云存儲系統(tǒng)資源信息語義本體模型，主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)信息在灰度模型中的解析模型為：

其中，x（t）為主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)信息時(shí)間序列的實(shí)部；y（t）為主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)信息時(shí)間序列的虛部；a（t）為相位隨機(jī)化幅值；n（t）為干擾向量［12］。

主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息管理調(diào)度中，計(jì)算信息自適應(yīng)調(diào)度的自適應(yīng)加權(quán)系數(shù)，將各空閑時(shí)間片長度分別記作x1，x2，…，xm+1，第k個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的信息定義為δk：

其中，Ui表示云存儲系統(tǒng)資源信息分類屬性；k為負(fù)載強(qiáng)度；Θ（t）為云存儲系統(tǒng)資源信息最近時(shí)刻查詢獲得的信任值。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行云存儲信息傳感融合識別，實(shí)現(xiàn)對云存儲系統(tǒng)的信息管理和調(diào)度。算法的實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示。

圖1 算法的實(shí)現(xiàn)流程Fig.1 Flow chart of the algorithm

3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

為了測試本文方法在實(shí)現(xiàn)主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息自適應(yīng)調(diào)度和管理中的應(yīng)用性能，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)采用Matlab7設(shè)計(jì)，主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)中信息采樣的帶寬約為14 Gbps，信息規(guī)模集為2 000，測試樣本集為1 024，對資源調(diào)度的迭代步數(shù)為100，主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)中云存儲信息的關(guān)聯(lián)系數(shù)設(shè)定為0.15，將云存儲系統(tǒng)的信息分布網(wǎng)格劃分為16個(gè)虛擬約簡檢測單元格，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行云存儲信息采集和調(diào)度，得到原始的云存儲信息采樣樣本輸入如圖2所示。

圖2 原始的云存儲信息采樣樣本Fig.2 Sample of original cloud storage information

以圖2的樣本為測試對象，進(jìn)行云存儲系統(tǒng)的信息自適應(yīng)調(diào)度，并與傳統(tǒng)方法對比，得到信息管理調(diào)度的均衡性對比如圖3所示。

分析圖3得知，采用本文方法進(jìn)行主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息自適應(yīng)調(diào)度的均衡性較好，容錯(cuò)性較好，信息的召回率比傳統(tǒng)方法提升約12.5%，提高了云存儲系統(tǒng)的信息管理和調(diào)度能力。

圖3 信息管理調(diào)度的均衡性對比Fig.3 Balance comparison of information management scheduling

4 結(jié)束語

構(gòu)建主動(dòng)容錯(cuò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對資源信息的動(dòng)態(tài)調(diào)整和自適應(yīng)管理，提高資源信息管理的效率，本文提出一種基于云存儲信息傳感融合的主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息自適應(yīng)調(diào)度算法。進(jìn)行主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息傳感分布存儲設(shè)計(jì)，提取主動(dòng)容錯(cuò)云存儲系統(tǒng)的資源信息流的關(guān)聯(lián)規(guī)則特征，構(gòu)建云存儲系統(tǒng)資源信息語義本體模型，計(jì)算信息自適應(yīng)調(diào)度的加權(quán)系數(shù)，進(jìn)行云存儲信息傳感融合識別，實(shí)現(xiàn)對云存儲系統(tǒng)的信息管理和調(diào)度。研究得出，本文方法進(jìn)行云存儲系統(tǒng)的信息管理和調(diào)度的均衡配置性較高，信息召回性能較好。