【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,在線搜索、視頻流和社交網(wǎng)絡等工作流應用越來越多的依賴于云服務,云服務在我們生活中起著越來越重要的作用。如今許多云服務部署在地理分布式基礎設施上,即位于不同地區(qū)的云數(shù)據(jù)中心,以獲得更好的性能和可靠性。地理分布式云的規(guī)模越大,工作流應用的復雜性越高,系統(tǒng)運行更容易產(chǎn)生資源浪費和能耗過多的情況。如何合理的分配使用云資源和降低系統(tǒng)能耗成為亟待解決的問題。因此研究地理分布式云中面向工作流應用的負載均衡調(diào)度方法具有較高的理論和實際應用意義。鑒于以上應用場景和問題,本文從以下三個方面展開研究:(1)為了考慮地理分布式云環(huán)境中云狀態(tài)對工作流作業(yè)執(zhí)行效率的影響,本文設計了一種地理分布式云中基于負載均衡的工作流作業(yè)調(diào)度算法。該算法首先根據(jù)云的負載、云的資源利用率和作業(yè)的復雜度,利用Logistic算法對云的狀態(tài)進行分析,并根據(jù)云的狀態(tài)預測作業(yè)在云上的執(zhí)行時間。然后根據(jù)作業(yè)的到達率和云的作業(yè)執(zhí)行能力對每個云建立M/M/C排隊模型,并利用線性等式約束下的非線性規(guī)劃方法求解每個云的作業(yè)到達率。最后根據(jù)作業(yè)到達各個云的速率對作業(yè)進行調(diào)度分配,確保各個云的負載均衡,實現(xiàn)了減少作業(yè)等待時間和提高系統(tǒng)吞吐量的目標。(2)為了提高地理分布式云環(huán)境下基于工作流應用的任務調(diào)度方法的性能,本文設計了一種地理分布式云中基于最短路徑算法的工作流任務調(diào)度算法。該算法首先將工作流應用建模成超圖的形式,并按照任務之間的執(zhí)行關(guān)系和K-路劃分算法將超圖劃分為K個部分。然后將每個部分的工作流任務調(diào)度轉(zhuǎn)化為最短路徑問題,并將任務的執(zhí)行能耗和執(zhí)行時間作為任務調(diào)度圖中邊權(quán)重的衡量指標,接著使用基于Fibonacci堆的Dijkstra算法求解所有任務的執(zhí)行節(jié)點。最后按照任務的執(zhí)行節(jié)點將任務按順序調(diào)度到對應的計算節(jié)點上執(zhí)行,以保證各個計算節(jié)點的負載均衡,縮短所有任務的完成時間,并減少系統(tǒng)的總能耗。(3)對所提算法進行實驗驗證。在地理分布式云中基于負載均衡的工作流作業(yè)調(diào)度算法實驗中,首先驗證Logistic回歸的作業(yè)執(zhí)行時間預測的準確性,當實驗重復次數(shù)為200時,預測算法的平均絕對百分比誤差(MAPE)最高為3.4%;然后將所提算法與SRPT算法和SWAG算法進行比較,實驗結(jié)果表明,本文算法的作業(yè)平均等待時間分別比SRPT和SWAG算法低66.7%和41%,作業(yè)平均響應時間分別比SRPT和SWAG算法低45.2%和31%,系統(tǒng)吞吐量分別比SRPT和SWAG算法高40.3%和22.7%。在地理分布式云中基于最短路徑算法的工作流任務調(diào)度算法實驗中,首先驗證任務的劃分數(shù)最優(yōu)為64,然后與MCMKCut和CAWT算法進行對比,實驗結(jié)果表明,本文算法的任務平均完成時間分別比MCMKCut算法和CAWT算法低35%和22.9%,系統(tǒng)總能耗分別比MCMKCut算法和CAWT算法低50.9%和31.1%,QoS滿意率分別比MCMKCut算法和CAWT算法提高7.4%和3.8%。
【圖文】：

的響應延遲提出更嚴格的要求。因為社交媒體應用中大多數(shù)為短視為幾分鐘，，延遲超過幾十秒對觀眾來說是不能容忍的。因此如何更為社交網(wǎng)絡應用程序提供服務是極具挑戰(zhàn)性的問題。常規(guī)方法采供商擁有的專用服務器（即私有云）。而地理分布式云提供了一個方案：云資源能夠“無限”按需滿足日益增長的存儲和帶寬需求，網(wǎng)絡中頻繁的觀看需求激增；位于不同地理位置的云網(wǎng)站為其附供高效的服務。傳感器網(wǎng)絡

（c）CyberShake圖 1-2 工作流應用特點就是任務之間具有一定的依和處理能力的需求更高。而地理分效地處理這些復雜的工作流應用環(huán)境下工作流應用調(diào)度面臨化發(fā)展，地理分布式云環(huán)境的使越來越大，同時對云服務質(zhì)量的發(fā)展。但目前對于地理分布式云戰(zhàn)。。地理分布式云中的服務器數(shù)量例如，具有較少數(shù)據(jù)的服務器的大用率會進一步導致更多的服務器
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP301.6;P208

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本文編號：2709154