学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

面向节能的云计算任务调度策略研究

作　者: 吴世山
导　师: 翟健宏
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 绿色计算云计算任务调度神经网络资源预测混合遗传算法
分类号: TP308
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 72次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着信息技术的高速发展，信息技术行业所带来的能量消耗也成为人们十分关注的问题之一。随着云计算的发展逐渐成熟，相关的应用正在逐年增加，由于云计算数据中心服务器及其配套设备规模的高速增长，快速攀升的能耗已成为影响企业利润的重要因素，研究如何对数据中心的资源和任务进行优化管理，以降低能耗、减少污染对企业和环境保护都有着重要的意义。云计算数据中心通常包含一个服务器机群，这些服务器同时运行大量的应用程序，这种情况就可以对数据中心的应用负载进行整合，用较小数量的服务器运行任务，使服务器的各项资源都能得到充分的利用的同时又不会出现资源争用的情况，从而达到降低成本，节约能耗的目的，这就是本文所要研究的内容。由于不同任务对CPU、内存等各种计算资源的需求量不同，为了使数据中心服务器各项资源得到充分利用，首先需要对任务对不同计算资源的需求量进行预测，针对这一问题，本文首先提出了基于神经网络的程序资源消耗预测模型，使用这一预测模型对云计算任务各项计算资源消耗进行预测，该模型以影响程序运行资源消耗的各项因素作为神经网络输入，以程序运行所消耗的时间、CPU利用率、内存使用量、硬盘使用量作为网络输出，收集程序运行的历史数据作为神经网络的训练和测试样本，实现对程序性能及资源使用的预测。根据云计算任务各项资源消耗量的预测结果，对数据中心的任务和服务器各项资源进行整合，优化任务调度方案。为了减少运行主机并使其各项硬件资源得到充分的利用，同时又能够避免资源争用的情况出现，本文将任务分配问题转化为一个多维多背包问题进行求解，由于任务分配问题是一个NP完全问题，本文设计采用混合遗传算法对该问题求解，以能耗最小作为目标函数，求得任务分配问题最低能耗的优化解，从而实现降低能耗，节约成本的目的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-16
    1.2.1 绿色云计算  11-13
    1.2.2 基于虚拟机的节能调度  13-14
    1.2.3 基于任务的节能调度  14-15
    1.2.4 基于 DVS 的节能调度  15-16
  1.3 课题的主要工作  16-17
  1.4 论文的内容安排  17-18
第2章云计算任务调度相关技术综述  18-25
  2.1 云计算的基本概念  18-20
    2.1.1 云计算的定义  18-19
    2.1.2 云计算的特征  19-20
  2.2 云计算任务编程模型  20-22
  2.3 云计算任务调度架构  22-23
  2.4 云计算任务资源消耗预测  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章基于神经网络的任务资源消耗预测模型  25-43
  3.1 神经网络简介  25-30
    3.1.1 神经网络的组成  25-27
    3.1.2 神经网络拓扑结构  27-28
    3.1.3 神经网络学习方式  28-29
    3.1.4 神经网络学习算法  29-30
  3.2 影响任务执行资源消耗的因素  30-32
    3.2.1 影响程序性能与任务开销的硬件因素  30-31
    3.2.2 影响程序性能与任务开销的软件因素  31
    3.2.3 输入数据  31-32
  3.3 BP 神经网络预测模型  32-38
    3.3.1 神经网络预测模型  32-35
    3.3.2 神经网络输入降维  35-37
    3.3.3 神经网络训练和验证  37-38
  3.4 样本数据  38-42
    3.4.1 软件样本及特征提取  38-40
    3.4.2 程序运行历史信息收集  40-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章基于混合遗传算法的任务节能调度  43-51
  4.1 遗传算法简介  43-44
    4.1.1 遗传算法的基本原理  43-44
    4.1.2 遗传算法的求解步骤  44
    4.1.3 遗传算法的基本特点  44
  4.2 云计算任务分配模型  44-46
    4.2.1 任务分配问题的描述  44-45
    4.2.2 任务分配问题的数学模型  45-46
  4.3 混合遗传算法  46-50
    4.3.1 遗传算法的基因编码  46-47
    4.3.2 目标函数与适应度函数  47
    4.3.3 选择与遗传操作  47-48
    4.3.4 修正种群个体  48-49
    4.3.5 算法流程  49-50
  4.4 本章小结  50-51
第5章实验结果及数据分析  51-66
  5.1 任务资源消耗预测  51-56
    5.1.1 实验环境  51-52
    5.1.2 预测结果误差分析  52-54
    5.1.3 资源曲线拟合效果  54-56
  5.2 任务节能调度仿真  56-65
    5.2.1 CloudSim 简介  56-58
    5.2.2 仿真程序设计与实现  58-60
    5.2.3 算法收敛效果对比  60-61
    5.2.4 仿真结果及分析  61-65
  5.3 本章小结  65-66
结论  66-67
参考文献  67-72
攻读学位期间发表的学术论文  72-74
致谢  74

面向节能的云计算任务调度策略研究

内容摘要

全文目录

相似论文