云計算環境下基于時間和可靠性的調度策略

丁道建

摘 要：隨著社會的發展，科技的進步，人們的生活發生了翻天覆地的變化，互聯網的廣泛開發使用，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據時代，云計算的出現為很多領域提供了便利條件，如超大數據的計算、預測天氣、未來市場的發展趨勢等。云計算是一種高性能、低成本的互聯網服務模式，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，但其在進行調度計算時常常忽略時間與可靠性方面的影響，為了呈現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：云計算環境；時間；可靠性；調度策略

如今社會漸漸步入網絡時代，各個領域的發展也極其迅速，龐大的數據量導致單個計算機計算系統負荷過重，而Agent系統的出現很好的解決了這一問題，如今分布式計算遍布各個領域，在其中發揮了巨大的數據處理作用。當下系統通常由于數據的龐大、復雜呈現出分布式特點，而Agent可以將多個計算節點結合，同時完成多個計算任務，實現了大數據的快速處理和精準計算。雖然Agent可以很好的完成大數據處理任務，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

云計算是互聯網普遍應用下的產物，也是基于互聯網之外的附加服務，云計算作為一種虛擬資源，通常需要互聯網提供動態易擴展服務，與互聯網有著不可分割的關系。很久之前，云是電信網的代名詞，如今云作為互聯網、網絡的比喻說法，能夠將互聯網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，用戶只需要將數據通過手機、電腦等通訊設備輸入數據中心，按照云計算的提示，根據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度策略

一個完整、高效率的計算系統，不僅要擁有完美的結構設計，同時控制調度策略也是非常重要的一部分。控制調度策略發揮著與人腦同樣的作用，支配著整個系統的運行，其工作效率直接影響到系統完成任務的速度與質量。將調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度策略。系統具有自動劃分任務與計算節點的功能，當全局Agent對執行Agen發出任務后，Agen會對任務的特點以及相關參數進行分析，并將任務合理分配到各個節點，共同完成計算[2]。

（一）系統模型相關假設

1.執行Agen將任務分別發送至各個計算節點后，計算節點馬上進行數據處理，完成后，將最終結果發送給執行Agen。

2.在進行數據處理時，計算節點有一定的故障率，以及處理故障的能力，此現象不會與外部產生任何關系，各節點故障均具有相互獨立的特點。

3.通信信道與計算節點特點相似，均有與外部環境無關、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，子任務的執行時間與任務復雜程度成正比，與計算節點數據處理速度成反比。

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

（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，執行Agen將此任務分為m個可單獨執行的子任務，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，對每個計算節點分發子任務，已知有g（g≥h）個計算節點，以Ω作為節點集進行定義，將Ω分為h個互相獨立的計算節點子集ωi，則可得到以下公式：

計算節點或者通信信道在進行數據處理時，發生故障的幾率幾乎相同，因此可以認為EB任務集在節點執行的時間為無窮大[3]。

3 調度策略與求解

（一）調度策略

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，此時系統必須保證平均服務時間ω不能大于顧客規定的最長時間θ。執行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，執行Agent的任務是保證服務可靠性R≥Rmin的前提下，找到最佳調度策略，使平均服務時間最短[4]。

（二）求解調度策略

根據調度策略結果，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，在整個系統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揮著重要作用，已經成為各界人士研究的熱點，其中調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濟效益都有很大影響，對促進我國經濟發展也有不同的意義，因此應加大對云計算調度策略的研究。

參考文獻

[1]劉永，王新華，邢長明等云計算環境下基于蟻群優化算法的資源調度策略[J].計算機技術與發展，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 云環境下基于可靠性的均衡任務調度算法研究[J]. 計算機科學，2015，S1：325-331.

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