雲計算環境下多尺度計費服務的批任務工作流調度

《雲計算環境下多尺度計費服務的批任務工作流調度》是依託東南大學，由李小平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：雲計算環境下多尺度計費服務的批任務工作流調度
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李小平
• 依託單位：東南大學

中文摘要

雲計算環境下批任務工作流調度是廣泛存在於各種商業數據分析、科學計算等領域的新問題。依據服務資源的多尺度計費模式，提出活動結點為批任務的執行浮動區間估計模型。分析數據傳輸時間、軟體安裝成本等服務本地化因素與服務資源可用時間槽間的相互影響和制約關係；建立多因素加權的資源優先權計算規則；採用方差分析確定各因素權重，提出多因素約束的服務資源選擇算法。分析截止期約束下工作流各批任務間的時間競爭和資源共享關係，以最小化資源租賃成本為目標，建立多尺度計費的批任務工作流調度模型；提出工作流批任務截止期劃分方法；設計多尺度計費的批任務工作流調度方法。分析多尺度計費區間成本和服務資源彈性能力的權衡關係；以批任務工作流的資源總租賃成本、總完成時間、資源均衡利用等為最佳化目標，建立多尺度計費的批任務工作流多目標調度模型，提出相應的調度最佳化方法。

結題摘要

雲計算環境下的批任務工作流調度廣泛套用於科學計算、商業分析、交通規劃、生產製造等領域。針對不同資源計費模式，為不同特點的批任務工作流套用匹配合適的資源以最小化資源租賃總成本是雲計算環境下工作流調度的重要問題。在資源管理方面，考慮資源的多尺度計費模式，分別建立預留、按需、競價模式下的任務浮動區間估計模型；基於動態ARIMA和兩種馬爾可夫體制轉換自回歸模型提出競價實例的價格預測機制；基於系統資源狀態，構建系統任務的排隊論模型，提出均衡的任務資源匹配機制。在批任務工作流調度方面，採用按需方式租賃資源。針對不可拆分批處理工作流，提出基於非共享服務的截止期劃分方法，提出基於執行效率和時間片利用率的的時間槽選擇方法；針對可拆分批處理工作流,提出基於單元的截止期劃分方式和可拆分式任務調度方法。在複雜工作流調度方面，採用多種計費模式結合的方式租賃資源。針對長期的周期性工作流套用，採用預留模式租賃虛擬機資源，提出基於優先權樹搜尋的啟發式方法；針對帶有柔性任務的工作流套用，採用預留和按需相結合的模式，提出基於多序列的啟發式算法；針對長期的批處理工作流套用，採用預留和按需相結合的模式，提出自適應機率種群疊代算法；針對短期的帶有可搶占和不可搶占任務的工作流套用，採用按需和競價模式相結合的模式，提出基於空閒時間塊的解的構造方法。在其它調度方面，針對異地環境下工作流調度的能耗最佳化問題，提出自適應局部搜尋算法；針對帶截止期和時間窗約束的雲服務工作流調度問題，提出疊代啟發式搜尋算法；針對多目標組合最佳化問題，提出A*算法。通過仿真實驗分析，校正了各算法的參數，並驗證了所提出方法的有效性。相關的研究工作提高了工作流調度的適用性，拓展了雲工作流調度理論，並有效地解決了雲計算中迫切關注的實際問題。