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[發(fā)明專利]一種云環(huán)境下截止期約束的科學(xué)工作流調(diào)度方法有效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201910693745.3 申請日: 2019-07-30
公開(公告)號(hào): CN110609736B 公開(公告)日: 2021-04-20
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 鄧科峰;曹書錦;宋君強(qiáng);任開軍;李小勇;任小麗;黃浩煒;周翱隆;張家灝 申請(專利權(quán))人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
主分類號(hào): G06F9/48 分類號(hào): G06F9/48;G06F9/455
代理公司: 長沙大珂知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43236 代理人: 伍志祥
地址: 410003 湖*** 國省代碼: 湖南;43
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 環(huán)境 截止 約束 科學(xué) 工作流 調(diào)度 方法
【說明書】:

發(fā)明公開了一種云環(huán)境下截止期約束的科學(xué)工作流調(diào)度方法,將任務(wù)集合T中的任務(wù)按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行排序得到T′;為T′中的任務(wù)計(jì)算向上排序值;根據(jù)所述的向上排序值為中每個(gè)任務(wù)分配子截止期;將T′中任務(wù)根據(jù)子截止期的緊急情況進(jìn)行排序;根據(jù)所述的排序先后次序?yàn)槿蝿?wù)分配虛擬機(jī);對初始調(diào)度方案進(jìn)行虛擬機(jī)升/降級(jí)優(yōu)化。本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了云環(huán)境下的截止期約束下費(fèi)用最小化的科學(xué)工作流調(diào)度,一方面通過虛擬機(jī)類型改變、任務(wù)回填等策略對虛擬機(jī)的占用率進(jìn)行優(yōu)化,提高了虛擬機(jī)使用率,另一方面通過截止期約束下的費(fèi)用開銷優(yōu)化,為整個(gè)調(diào)度方案節(jié)省費(fèi)用開銷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)工作流調(diào)度領(lǐng)域,具體涉及一種云環(huán)境下截止期約束的科學(xué)工作流調(diào)度方法。

背景技術(shù)

近年來,IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))云計(jì)算平臺(tái)在為松散耦合的科學(xué)應(yīng)用構(gòu)建靈活,高效和低成本的執(zhí)行環(huán)境方面顯示出巨大潛力。一方面,當(dāng)IaaS云通過虛擬機(jī)(VM)提供資源時(shí),科學(xué)家可以根據(jù)特定于應(yīng)用程序的要求定制執(zhí)行環(huán)境。另一方面,與傳統(tǒng)的批處理系統(tǒng)(如高性能集群)相比,科學(xué)家可以按需租賃和發(fā)布各種類型的云資源。通過這種方式,科學(xué)家們無需部署和維護(hù)自己的基礎(chǔ)設(shè)施。此外,云計(jì)算的即付即用計(jì)費(fèi)模式允許科學(xué)家使用信用卡訪問無限資源,這大大降低了高性能科學(xué)計(jì)算的門檻。由于上述優(yōu)點(diǎn),越來越多的科學(xué)家被吸引來將科學(xué)工作流從本地集群遷移到IaaS云。

科學(xué)工作流可以表示為有向無環(huán)圖DAG,而DAG類型的并行應(yīng)用作為傳統(tǒng)分布式集群環(huán)境下的一類典型應(yīng)用,其調(diào)度問題受到了學(xué)術(shù)界的廣泛研究。隨著云數(shù)據(jù)中心逐漸成為科學(xué)計(jì)算的重要基礎(chǔ)設(shè)施,云環(huán)境下的截止期約束費(fèi)用優(yōu)化成為當(dāng)前科學(xué)計(jì)算、并行與分布式系統(tǒng)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),許多有價(jià)值的調(diào)度算法也相繼被提出來。科學(xué)工作流調(diào)度作為NP難問題,截止期劃分仍存在一定的改進(jìn)空間,并且如何對全局調(diào)度方案進(jìn)行調(diào)整以降低工作流調(diào)度費(fèi)用仍值得研究。目前IaaS云計(jì)算新型環(huán)境下高效執(zhí)行科學(xué)工作流還面臨著資源利用率較低,以及任務(wù)調(diào)度效率不高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提出一種云環(huán)境下截止期約束的科學(xué)工作流調(diào)度方法,用于提高科學(xué)工作流的資源利用率和任務(wù)調(diào)度效率。

基于上述目的,本發(fā)明提供的一種云環(huán)境下截止期約束的科學(xué)工作流調(diào)度方法,包括以下步驟:

步驟1,將任務(wù)集合T中的任務(wù)按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行排序得到T′;

步驟2,為T′中的任務(wù)計(jì)算向上排序值;

步驟3,根據(jù)所述的向上排序值為中每個(gè)任務(wù)分配子截止期;

步驟4,將T′中任務(wù)根據(jù)子截止期的緊急情況進(jìn)行排序;

步驟5,根據(jù)所述的排序先后次序?yàn)槿蝿?wù)分配虛擬機(jī)。

進(jìn)一步地,步驟5中分配虛擬機(jī)包括以下步驟:

步驟501,若存在滿足任務(wù)ti子截止期的虛擬機(jī)集合{VM},則將任務(wù)ti分配到開銷最小的虛擬機(jī)VMk

步驟502,若不存在滿足ti子截止期的虛擬機(jī),則選擇最快的虛擬機(jī)VMfast執(zhí)行,并將超出截止期的時(shí)間σ算入后繼任務(wù);

由此,獲得工作流初始調(diào)度方案S′和租用虛擬機(jī)集合R。

進(jìn)一步地,所述的科學(xué)工作流調(diào)度方法還包括步驟6,對所述的初始調(diào)度方案S′進(jìn)行優(yōu)化,所述的優(yōu)化包括虛擬機(jī)升級(jí)優(yōu)化和虛擬機(jī)降級(jí)優(yōu)化。

具體地,所述的虛擬機(jī)升級(jí)優(yōu)化包括以下步驟:

步驟601,對每個(gè)虛擬機(jī)VMk∈R,將該虛擬機(jī)升級(jí)為VMk′,并重新計(jì)算該虛擬機(jī)上任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間,節(jié)約的時(shí)間開銷記為gaink

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說明:

1、專利原文基于中國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利說明書;

2、支持發(fā)明專利 、實(shí)用新型專利、外觀設(shè)計(jì)專利(升級(jí)中);

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