云計(jì)算環(huán)境下差異化資源的合理調(diào)度模型改進(jìn)

陳榕利++陳曉忠++方興

摘 要： 在云計(jì)算環(huán)境下，需要對(duì)鏈路節(jié)點(diǎn)之間差異化資源進(jìn)行合理調(diào)度，以提高云計(jì)算中心網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡性及進(jìn)程管理效率。針對(duì)當(dāng)前調(diào)度模型的實(shí)時(shí)性和均衡性不好的問題，提出一種基于時(shí)分多址協(xié)議的云計(jì)算環(huán)境下差異化資源合理調(diào)度模型。首先構(gòu)建云計(jì)算環(huán)境下差異化資源的傳輸信道模型，進(jìn)行資源傳輸?shù)呢?fù)載均衡設(shè)計(jì)，采用時(shí)分多址協(xié)議進(jìn)行時(shí)隙均衡分配，提高差異化資源的調(diào)度合理性。仿真結(jié)果表明，采用該模型進(jìn)行云計(jì)算環(huán)境下差異化資源調(diào)度，資源信息的召回性較好，數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｕ娑容^高，具有一定的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞： 云計(jì)算環(huán)境； 差異化資源； 調(diào)度模型； 負(fù)載均衡設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： TN911?34； TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）12?0152?03

Abstract： In the cloud computing environment， it is necessary to make reasonable schedule of the differentiated resources between link nodes to improve the load balance and the process management efficiency of the cloud computing center network. In view of the problems of poor real?time performance and poor balance of the current scheduling model， a differentiated resources′ reasonable scheduling model based on time division multiple access protocol is proposed. Firstly， a transmission channel model of the differentiated resources in cloud computing environment is established for load balancing design of transmission resources， and then time slot equilibrium assignment is conducted with the time division multiple access protocol to improve scheduling rationality of the differentiated resources. The simulation results show that the proposed model has better recall performance for resource information and high data transmission fidelity while doing the differentiated resource scheduling in the cloud computing environment.

Keywords： cloud computing environment； differentiated resource； scheduling model； load equilibrium design

隨著大數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)的發(fā)展，采用云計(jì)算方法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和調(diào)度能有效提高數(shù)據(jù)分析和計(jì)算的效率，私有云平臺(tái)是通過(guò)Internet構(gòu)建IaaS（Infrastructure as a Service）完成計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施獲得服務(wù)云計(jì)算數(shù)據(jù)處理中心，通過(guò)構(gòu)建IaaS私有云平臺(tái)云數(shù)據(jù)交互網(wǎng)絡(luò)模型，提供給消費(fèi)者的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，包括處理CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和其他基本的計(jì)算資源[1?2]。在云計(jì)算環(huán)境下進(jìn)行私有云平臺(tái)的差異化資源調(diào)度，受到資源差異性特征的干擾，而且各種信息之間相互穿插，容易出現(xiàn)資源調(diào)度中信道失衡和負(fù)載超量[3]，需要進(jìn)行云計(jì)算環(huán)境下差異化資源的合理調(diào)度模型改進(jìn)設(shè)計(jì)，對(duì)改善云計(jì)算的系統(tǒng)控制性能，提高云資源平臺(tái)中差異化資源利用和傳輸效率具有積極作用[4?5]。

1 差異化資源的合理調(diào)度模型設(shè)計(jì)

1.1 時(shí)分多址協(xié)議設(shè)計(jì)

在構(gòu)建了云計(jì)算環(huán)境下差異化資源的傳輸信道模型的基礎(chǔ)上[6]，進(jìn)行云計(jì)算環(huán)境下差異化資源合理調(diào)度模型設(shè)計(jì)，為了克服當(dāng)前調(diào)度模型的實(shí)時(shí)性和均衡性不好的問題，本文提出一種基于時(shí)分多址協(xié)議的云計(jì)算環(huán)境下差異化資源合理調(diào)度模型。進(jìn)行資源傳輸?shù)呢?fù)載均衡設(shè)計(jì)，采用時(shí)分多址協(xié)議進(jìn)行時(shí)隙均衡分配，提高差異化資源的調(diào)度合理性，假設(shè)差異化資源的種類屬性為，則資源分布集合的優(yōu)先級(jí)屬性可以表示為。通常情況下，云計(jì)算環(huán)境下的差異化資源傳輸通信的傳播衰減具有隨機(jī)性，用隨機(jī)變量表示差異化資源傳輸信道對(duì)加權(quán)向量的功耗需求，根據(jù)需求、信道流量、信道阻抗三者之間的關(guān)系可得：

在時(shí)間段內(nèi)，差異化資源出現(xiàn)了次，在時(shí)分多址協(xié)議控制下，進(jìn)行負(fù)載均衡調(diào)度。

1.2 差異化資源合理調(diào)度模型

根據(jù)上述設(shè)計(jì)的時(shí)分多址協(xié)議進(jìn)行資源傳輸?shù)呢?fù)載均衡設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程描述為：

對(duì)于每一個(gè)云計(jì)算環(huán)境下差異化資源傳輸分簇調(diào)度單元[8]，在高效時(shí)分多址協(xié)議下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩S平面調(diào)度的離散采樣集合：

2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析

對(duì)云計(jì)算環(huán)境下差異化資源的調(diào)度模型的仿真測(cè)試平臺(tái)建立在NS?2.27和NS軟件基礎(chǔ)上，采用Matlab 7 仿真工具進(jìn)行模型的算法編程設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)硬件配置參數(shù)為CPU 3.0 GHz，內(nèi)存12 GB，操作系統(tǒng)為Windows 7。

差異化資源傳輸?shù)男畔⒃磾?shù)量近5 000個(gè)，云計(jì)算環(huán)境中數(shù)據(jù)采樣的長(zhǎng)度為1 024，差異化資源數(shù)據(jù)包的最大值為1 892 KB，全局迭代次數(shù)為500次，時(shí)隙分配的幅值取為，調(diào)度時(shí)長(zhǎng)t取0～0.25 s，資源信息的采樣頻率為2 048 Hz。

根據(jù)上述仿真環(huán)境設(shè)定，構(gòu)建云計(jì)算環(huán)境下差異化資源的傳輸信道模型，進(jìn)行資源傳輸?shù)呢?fù)載均衡設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)差異化資源合理調(diào)度，圖3為資源調(diào)度中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)域波形。

由圖3可見，采用該模型進(jìn)行差異化資源調(diào)度，云數(shù)據(jù)傳輸具有較好的負(fù)載均衡性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)差異化資源的高效調(diào)度，有效解決了差異化資源信息流擾動(dòng)帶來(lái)的誤差干擾的問題，提高了調(diào)度的合理性。

圖4給出了不同方法進(jìn)行資源調(diào)度的數(shù)據(jù)召回性能對(duì)比結(jié)果，分析得知，采用本文方法進(jìn)行差異化資源調(diào)度，采用時(shí)分多址協(xié)議進(jìn)行時(shí)隙均衡分配，提高了數(shù)據(jù)召回性能，保障了數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度中具有較高的保真度。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文研究了云資源調(diào)度問題，在云計(jì)算環(huán)境下，需要對(duì)鏈路節(jié)點(diǎn)之間差異化資源進(jìn)行合理調(diào)度，以提高云計(jì)算中心網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡性及進(jìn)程管理效率。本文提出一種基于時(shí)分多址協(xié)議的云計(jì)算環(huán)境下差異化資源合理調(diào)度模型。首先構(gòu)建云計(jì)算環(huán)境下差異化資源的傳輸信道模型，進(jìn)行資源傳輸?shù)呢?fù)載均衡設(shè)計(jì)，采用時(shí)分多址協(xié)議進(jìn)行時(shí)隙均衡分配，提高差異化資源的調(diào)度合理性。仿真結(jié)果表明，采用該模型進(jìn)行云計(jì)算環(huán)境下差異化資源調(diào)度，資源信息的召回性較好，數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｕ娑容^高，在資源調(diào)度中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，展示了本文模型的優(yōu)越性能。

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