[發明專利]電力云數據中心多目標任務調度方法

在審

• 申請號: 202110264074.6
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112949195A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 潘建宏;張凱;樊家樹;董愛迪
• 申請（專利權）人: 國網吉林省電力有限公司信息通信公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/12;G06F9/455;G06F9/48;G06Q50/06;G06F111/04;G06F111/10
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

一種電力云數據中心多目標任務調度方法，屬于電力信息化技術領域。本發明的目的是對效率和能耗進行多目標任務調度以統一協調電力云數據中心多目標任務調度的電力云數據中心多目標任務調度方法。本發明步驟是：建立模型，選取待優化變量、優化目標及確定約束條件，設置初始變量并給定待優化變量范圍，將待優化變量作為優化過程中種群個體，根據種群中各個體所包含的待優化變量值更新電力云數據中心任務調度中對應數據，求取種群中各個體對應的優化目標函數值；對種群個體進行快速非支配排序。本發明的電力云數據中心多目標任務調度方法，能夠統一協調電力云數據任務調度的效率、能耗等多個目標間的關系，具有方法科學，適用性強，效果佳等優點。

技術領域

本發明屬于電力信息化技術領域。

背景技術

科學合理的任務調度方法是確保數據中心節能降耗的重要舉措,也是促進電網企業安全經濟運行的重要手段。作為一種新的計算模式，云計算能夠采用虛擬化技術將統一調配異構的硬件資源；數據中心在收到用戶任務數據時，可將任務分配到虛擬化后的硬件資源上處理并返回相應結果。但當任務高峰時刻，數據中心的負載將急劇增大、功耗也相應快速上升，致使散熱壓力大，因此如何高效而節能地將任務分配調度到硬件資源上對于云計算的高效性是一個關鍵問題。傳統以效率最高或能耗最小的單一目標調度方法已無法滿足數據中心任務調度的需要。在此背景下，多目標數據中心任務調度因為能統一協調任務調度的效率、能效要求等多個具有不同重要性甚至相互矛盾的目標受到了國內外研究人員的廣泛關注。

針對電力云數據中心多目標任務調度問題，國內外學者已進行了一些有益的探索。云環境下的任務調度往往將效率作為首要目標，同時數據中心的大量處理機器運算會耗費大量電能，這對于分布了大量主機的數據中心十分不利，不僅浪費能源增加成本，而且造成數據中心散熱問題。但目前現有方法大多僅只針效率或能耗的單目標優化，鮮有關于對效率和能耗進行多目標任務調度的研究報道。

發明內容

本發明的目的是對效率和能耗進行多目標任務調度以統一協調電力云數據中心多目標任務調度的電力云數據中心多目標任務調度方法。

本發明步驟是：

S1、建立模型，選取待優化變量、優化目標及確定約束條件

(a)選取待優化變量，待優化變量為電力云數據中心任務調度的變量；

(b)選取優化目標，選用提高效率和減少能耗作為優化目標，協調各優化目標之間關系，優化目標函數表達式為：

式(1)中，T和E分別代表總執行時間和虛擬機執行該任務時的總任務耗能兩個優化目標；V為虛擬機個數；VM(v,t)為虛擬機v執行任務t所需要的時間；N為分配到該虛擬機上任務的個數；power_a(v)為虛擬機v執行任務時的功率；power_d(v)為虛擬機v空閑狀態下的功率；

S2、設置初始變量并給定待優化變量范圍

(c)待優化變量的上、下限，對于離散變量還需指定步長；

(d)種群規模pop、迭代次數gen、目標函數數目M、優化變量個數P、選擇操作進制tour、交叉和變異操作過程中分配數mu和mum；

S3、將待優化變量作為優化過程中種群個體，采用混合編碼的方式，根據待優化變量范圍隨機生成初始種群，在范圍內隨機產生個體并形成初始種群

S4、根據種群中各個體所包含的待優化變量值更新電力云數據中心任務調度中對應數據，求取種群中各個體對應的優化目標函數值；

S5、對種群個體進行快速非支配排序，并計算虛擬適應度，經選擇、交叉和變異處理，生成子種群的具體實現方式為：

(g)快速非支配排序，是經過對相關目標函數的計算得到電力云數據中心多目標任務調度的非劣集解，根據非劣結果對個體進行分層處理，向Pareto最優解的方向逼近使種群進化的一種排序方法；在進化過程中，為保持種群的多樣性，設計個體擁擠距離，并在選擇過程中優先選擇擁擠距離較大的個體；