[發明專利]一種基于混合云的可靠應用分配分布式遺傳方法

有效

• 申請號: 201710207785.3
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107103360B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 涂成棟;梁亞玲;杜明輝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06N3/12
• 分類號: G06N3/12;H04L29/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

本發明公開了一種基于混合云的可靠應用分配分布式遺傳方法，包括下列步驟：S1、構建優化模型；S2、定義約束條件；S3、定義目標函數；S4、定義染色體；S5、構建分布式池模型；S6、編碼；S7、判斷應用程序放置的數量或迭代次數是否達到規定值；S8、計算個體的適應度；S9、復制；S10、選擇交叉；S11、變異；S12、返回步驟S7進入下一次迭代；S13、結束輸出最優解。本發明利用可靠性感知的偏隨機秘鑰遺傳方法解決了混合云應用分配沒有可靠性保證的問題；利用分布式可擴展的池模型提高了應用分配的可擴展性，同時減少了能耗，充分利用了網絡邊緣的計算資源，減小延遲，提升了用戶的體驗質量。

技術領域

本發明涉及云技術技術領域，具體涉及一種基于混合云的可靠應用分配分布式遺傳方法。

背景技術

由于現有的以云計算為核心的集中式大數據處理技術已經不能完全滿足日益龐大的物聯網邊緣設備所產生的海量數據處理要求，所以需要一個新的云架構，這種新的架構體系應該能快速響應邊緣設備的需求，以減少云計算中心的數據傳輸及處理壓力。混合云概念應運而生，其由多個單個的具有異構功能的小云組成，他們在避免產生大的網絡延遲的同時能提供更快地數據計算。然而，這種云環境常常包含一些容易導致任務失敗的不可靠的節點和鏈路。因此，具有有效性保障的應用調度是目前研究面臨的挑戰。應用程序需要一種配置方法能兼顧CPU、存儲、網絡和有效性以盡可能優化地使用資源，并保持很小的出錯率。應用程序在基礎設施網絡中的優化調度是一個NP-hard難度問題，因此，精確的方法用來解決此問題是不可擴展的。

遺傳方法(Genetic Algorithm)是一類借鑒生物界的進化規律(適者生存，優勝劣汰遺傳機制)演化而來的隨機化搜索方法。它是由美國的J.Holland教授1975年首先提出，其主要特點是直接對結構對象進行操作，不存在求導和函數連續性的限定；具有內在的隱并行性和更好的全局尋優能力；采用概率化的尋優方法，能自動獲取和指導優化的搜索空間，自適應地調整搜索方向，不需要確定的規則。遺傳方法的這些性質，已被人們廣泛地應用于組合優化、機器學習、信號處理、自適應控制和人工生命等領域。它是現代有關智能計算中的關鍵技術。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提供一種基于混合云的可靠應用分配分布式遺傳方法，該方法創新應用程序分配方法，提升混合云環境中應用程序分配的可靠性，同時減小延遲。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種基于混合云的可靠應用分配分布式遺傳方法，所述方法包括：

S1、構建優化模型，該模型包括云環境模塊和應用程序幾何模塊，過程如下：

S1-1、用一個實體設備集PMs和一個實體鏈路集PLs來構建云環境；

S1-2、將應用程序集合分配到云環境中，每個應用包括一個服務集和一個虛擬鏈路集VLs；

S2、根據混合云環境的特點及應用分配所涉及內容定義約束條件，過程如下：

S2-1、準入控制：每個應用程序分配的副本數最多不超過δ：

|D|＝δ，

其中，δ為某個應用程序的副本數量，D為某個應用程序所有副本組成的集合；

至少有一個對應的副本被分配時，一個應用程序才能被認為成功分配：

其中，a表示某個應用程序；d表示應用程序a的副本d；A為所有應用程序組成的集合，O^a是一個變量，其定義為：如果應用程序a被成功分配則值為1，反之為0；G^d,a是一個變量，其定義為：如果應用程序a的副本d被分配則值為1，反之為0；

S2-2、節點嵌入：只在副本被認為已成功放置時才為其分配節點資源：