混合云中基于截止時間和費用約束的調(diào)度模型及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及云計算領域，具體涉及一種混合云中基于截止時間和費用約束的調(diào)度 模型及方法。
【背景技術】
[0002] 目前隨著企業(yè)應用的擴展和數(shù)據(jù)量的倍增，尤其是高峰時段，企業(yè)現(xiàn)有集群無法 滿足全部需求，因此需要大量增加硬件設施投入。但是除高峰時段外，大部分設備利用率不 高，造成了大量硬件設備的浪費和操作成本的增加。因此為了減少硬件投入和維護成本，越 來越多的企業(yè)選擇混合云作為企業(yè)應用部署平臺?；旌显浦谐擞衅髽I(yè)自己的本地私有 云，在私有云的計算能力等不能滿足要求時可以直接訪問計算能力更高的公有云，如一些 需要更強計算能力和存儲能力的應用，或在高峰時段私有云資源過載，不能同時處理更多 的應用任務。對此很多學者提出了一些解決方案，如對負載進行管理，或?qū)?shù)據(jù)進行劃分優(yōu) 化等，但是無論是針對資源負載還是數(shù)據(jù)應用，調(diào)度問題都成為其中非常關鍵的一環(huán)：哪些 應用需調(diào)度到公有云？哪些可以在本地私有云完成？如何盡可能最大化私有云利用率和 最小化公有云的租用費用？如何保證時間與費用這兩個目標？
[0003] 目前關于混合云調(diào)度的研究主要從以下三個方面進行描述。
[0004] 1)單一云的調(diào)度：
[0005] 關于混合云調(diào)度問題的研究，現(xiàn)有一些研究的調(diào)度定位與本文的有一定差別， 它們是在混合云中分別研究公有云和私有云的調(diào)度問題，而不是在混合云中如何將任務 調(diào)度至公有云或私有云的問題。如文獻[l]Bossche V D B, Vanmechelen K, Broeckhove J.Cost-efficient scheduling heuristics for deadline constrained workloads on hybrid clouds,2011 IEEE Third International Conference on Cloud Computing Technology and Science公開了一種調(diào)度方法，針對混合云中的工作負載提出一種截止時 間約束的費用優(yōu)化調(diào)度方法。文獻[2]Qiu X，Yeow W L，Wu C，Lau F C. Cost-minimizing preemptive scheduling of mapreduce workloads on hybrid clouds,2013IEEE/ACM 21st International Symposium on Quality of Service，為最小化費用提出了一種混合云中 的搶占式調(diào)度方法，考慮了 QoS約束，但是它同樣是分別研究私有云和外包費用。文獻[3] Van D B Rj Vanmechelen Kj Broeckhove J. Cost-optimal scheduling in hybrid iaas clouds for deadline constrained workloads，Cloud Computing (CLOUD)，2010 IEEE 3rd International Conference on.也是針對公有云和私有云分別制定的工作流調(diào)度方法。
[0006] 2)側重費用：
[0007] 現(xiàn)有研究中有一部分是側重于討論在截止時間約束下的費用優(yōu)化問題。如文 獻[4]Chopra Nj Singh S.Deadline and cost based workflow scheduling in hybrid cloud，2013 International Conference on Advances in Computing,Communications and InfOTmatics(ICACCI)，從云用戶的角度出發(fā)提出了一個外包調(diào)度模型，來最小化 費用，但是它側重于討論公有云中的費用優(yōu)化問題，而且它對解決問題的規(guī)模有一定 限制。文獻[5]Hoseinyfarahabady M R, Samani H R D, Leslie L M, et al. Handling Uncertainty:Pareto-Efficient BoT Scheduling on Hybrid Clouds,201342nd International Conference on Parallel Processing(ICPP),應用部分關鍵路徑提出了 一種費用驅(qū)動的工作流調(diào)度方法。文獻[6]Genez T A L, Bittencourt L F, Madeira E R M. On the Performance-Cost Tradeoff for Workflow Scheduling in Hybrid Clouds, Proceedings of the 2013 IEEE/ACM 6th International Conference on Utility and Cloud Computing提出了兩種基于混合云架構的調(diào)度優(yōu)化策略，但它主要側重于費用的分 析。
[0008] 3)費用與性能平衡：
[0009] 更多的研究是討論性能與費用的平衡問題。如文獻[7]Abrishami S, Naghibzadeh M, Epema D H. Cost-driven scheduling of grid workflows using partial critical paths針對混合云中的不確定因素，提出了一種動態(tài)資源分配方法，應用帕累托優(yōu)化方法， 同時考慮了費用和截止時間約束問題，但它的時間復雜度較高，兩個算法都大于等于〇(n 2) (η為任務個數(shù)）。文獻[8]
[0010] Shifrin M1Atar R1Cidon 1.0 ptimal scheduling in the hybrid-cloud,2013 IFIP/IEEE International Symposium on Integrated Network Management(IM 2013)公 開了一個自適應啟發(fā)式工作流調(diào)度方法，它考慮了費用和截止時間約束問題，但它只是針 對混合云中的數(shù)據(jù)分析工作流進行調(diào)度。文獻[9]Duan R, Prodan R, Li X. Multi-Objective Game Theoretic Scheduling of Bag-of-Tasks Workflows on Hybrid Clouds, IEEE TRANSACTIONS ON CLOUD COMPUTING, 2014. 2 (I)公開了一個多目標的調(diào)度優(yōu)化方法。它 將執(zhí)行時間和成本作為優(yōu)化目標，帶寬和存儲作為約束條件。文獻[l0]Rahman M，Li X, Palit H. Hybrid heuristic for scheduling data analytics workflow applications in hybrid cloud environment,2011 IEEE International Symposium on Parallel and Distributed Processing Workshops and Phd Forum(IFlDPSW)公開了一種混合云調(diào)度方 法，側重于提高私有云的利用率，以期取得性能與費用的平衡。文獻[ll]Javadi B，Abawajy J1Buyya R. Failure-aware resource provisioning for hybrid Cloud infrastructure, Journal of parallel and distributed computing, 2012, 72 (10)公開的研究成果主要研 究了在混合云中，當資源請求失敗時，應將任務調(diào)度至公有云還是私有云的調(diào)度問題。文獻
[12]Zuo X, Zhang G, Tan ff. Self-Adaptive Learning PSO-Based Deadline Constrained Task Scheduling for Hybrid IaaS Cloud, IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 2014, 11 (2)公開了一個基于粒子群算法的自適應混合云調(diào)度算法,它將 公有云和私有云資源作為一個集合，討論了截止時間的優(yōu)化和IaaS提供方的收益，但該方 法僅考慮了云提供方的收益，沒有考慮用戶的花費問題。
[0011] 綜上所述，現(xiàn)有研究主要存在以下問題：
[0012] (1)現(xiàn)有關于混合云調(diào)度的研究方法中很多是側重于混合云中單一云的調(diào)度問 題，如側