《數據部署與任務調度融合的節能最佳化模型及算法研究》是依託西安電子科技大學，由王曉麗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：數據部署與任務調度融合的節能最佳化模型及算法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王曉麗
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著數據中心數量和規模的不斷擴大，高能耗問題已經成為制約其發展的主要瓶頸之一。研究表明，提高伺服器的能源利用率是降低數據中心能耗的有效途徑。本項目擬通過建立合理的最佳化調度模型，調整伺服器上的數據部署和任務分配，達到最大化伺服器能源利用率和任務執行效率的目的，從而降低數據中心的總能耗並減少數據中心的頻寬使用量。由於海量數據和任務將在數據中心的大規模集群系統上部署和調度，因此所建立的模型均為大規模最佳化模型。針對傳統計算智慧型方法在求解大規模最佳化模型方面計算效率的不足，本項目將開展分散式計算智慧型方法的理論與套用研究，旨在結合分散式計算的強大計算能力，突破計算智慧型方法在大規模最佳化中的性能瓶頸。相關成果可推廣套用於其他實際大規模最佳化問題中，如無線感測器網路中的大規模節能任務調度、物聯網中的大規模資源分配，以及智慧型交通中的大規模物流調度等領域。
結題摘要
按計畫研究了數據部署與任務調度融合的節能最佳化模型及算法，並完成了研究計畫中的所有任務和所有預期的研究成果。在國際和國內重要刊物上發表學術論文30篇，申請專利3項（其中1項已經授權）。所發表的30篇論文中包括15篇期刊論文和15篇會議論文。SCI檢索期刊論文8篇（項目負責人第一作者3篇）、EI檢索期刊論文7篇（SCI和EI論文不重複計算）、EI檢索國際會議15篇。超出了原計畫發表8篇論文的預期。所發表的30篇論文中，16篇論文第一標註是該項目資助，第二標註和第三標註的分別有10篇和4篇。主要成果包括： 首先，針對雲平台下的大規模任務調度問題，建立了多個單目標全局最佳化模型、雙層最佳化模型和多目標最佳化模型，這些模型不僅可解決用戶對大規模任務執行的高安全性、高可靠性和高效率等的不同需求，而且可解決雲平台對任務執行的約束與限制，更考慮到了雲平台自身對系統高利用率、低網路擁塞度和低能耗的需求。同時針對雲平台下大規模任務調度問題先要進行數據部署的決策、後進行任務調度的決策、且兩個決策相互影響的特點，建立了能恰當反映兩個決策先後關係的雙層最佳化模型，這是已有模型不曾有的。該模型通過調整伺服器的資源利用率（CPU和硬碟利用率）來提高伺服器的能源利用率，同時保證所有大數據任務100%的數據本地化執行（提高任務的執行效率） 其次，針對所建立的大規模全局最佳化模型、雙層最佳化模型和多目標最佳化模型，提出了一些新的通用最佳化建模方法和最佳化技術，並將這些理論和技術成功的套用於其他大規模套用問題。實驗表明，所設計的最佳化算法能夠適應問題的需求，更快地找到問題的最優解或解集。 最後，我們突破了傳統的單趟任務調度模型，針對具有更高執行效率的多趟任務調度模型及多趟任務調度算法展開了深入研究，將當前已有模型中（N*M+2）維的超大規模最佳化模型重新建模為只有2維的低維最佳化模型，此模型是可真正用於雲平台上進行大規模任務高效調度的模型。
