基于QoS的云计算资源分配算法
【摘要】：云计算作为一种新的计算服务模式,通过互联网相连接,利用开放的技术和标准把硬件和软件抽象为动态的资源,对外以服务的形式提供给用户。但作为新兴发展领域,其大部分相关问题仍未得到合理解决,资源调度便是其中的一个难题。本文研究了云计算技术及目前几种资源分配解决方案,总结了其存在的问题。传统的资源调度算法大多以任务的完成时间最少或任务消费最低为目标,而在云计算中,由于其商业化的用途,决定了其更多的关注点应放在满足用户的差异性的QoS(Quality of Service)需求上,而传统算法是很难满足用户的差异性需求,并且传统的资源分配算法已不适应云计算模式的大规模性、异构性以及资源分配的复杂性。另外,目前云计算中的资源分配方案大多以“机器”为中心,没有真正做到以“用户”为中心,满足用户多维的QOS需求。
目前,基于云计算的服务越来越具有动态性,资源的分配遇到了前所未有的挑战性,我们不能简单地从成本或时间单一方面来衡量资源分配算法的优劣,并且要有效解决多个任务对有限资源的竞争。针对以上问题,提出了具有QoS限制的资源分配算法,在该算法中引入了博弈论相关理论,有效解决多个任务对有限资源的竞争,从用户和资源提供者两个方面来考虑资源的分配,在保证用户任务的多维QoS需求的同时,寻求用户满意度和资源利用率的综合效用值的提升。该算法区别于以往云计算资源分配策略注重系统指标的特点,适用于多个任务竞争有限资源的情况,对于商业化特征的云计算具有重要意义,主要体现于两点：第一,从消费者和资源提供者两个方面来考虑资源的分配,提出了一个有效的博弈效用函数,该函数涵盖了任务的QoS需求,包括任务完成时间、任务花费和任务能耗等参数；第二,将博弈论的相关理论引入到云计算资源调度中,通过对资源进行初始分配和重分配两步,从而达到全局任务效用最优的目的。
在从理论上分析了合理性后,本文利用云计算仿真工具CloudSim模拟了云任务在任务最长完成时间既定、任务最大花费既定、资源最大能耗既定的条件下,分配云计算资源,实现了本文提出的基于QoS的云计算资源分配算法,实现了任务的效用最优。
通过仿真实验表明,该资源分配算法,可以减少任务之间对资源的竞争,从而达到资源负载均衡,提高全局任务的效用值。
【关键词】：云计算 服务质量保证 资源分配 全局效用 博弈论 资源竞争 【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP393.09
【目录】：
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-9
- 第一章 绪论9-13
- 1.1 研究背景及意义9-10
- 1.2 国内外研究现状10-11
- 1.3 主要工作及创新11-12
- 1.4 文章结构12-13
- 第二章 云计算的研究与发展13-27
- 2.1 云计算的定义及特点13-18
- 2.1.1 云计算定义13-14
- 2.1.2 云计算体系结构14-16
- 2.1.3 云计算特点16-17
- 2.1.4 云计算缺点17-18
- 2.2 云计算发展现状18-21
- 2.2.1 国内外发展情况18-20
- 2.2.2 云计算所面临的挑战20-21
- 2.3 云计算资源调度综述21-26
- 2.3.1 云计算的服务层次21-24
- 2.3.2 IaaS平台的资源调度及存在的问题24-26
- 2.4 本章小结26-27
- 第三章 博弈论在资源分配中的应用27-33
- 3.1 博弈论简介27-28
- 3.1.1 博弈概念27-28
- 3.1.2 博弈均衡28
- 3.2 资源分配中的博弈模型28-31
- 3.2.1 博弈效用函数28-29
- 3.2.2 资源分配中博弈的部署与流程29-31
- 3.3 本章小结31-33
- 第四章 基于QoS云计算资源分配算法33-47
- 4.1 云计算基本模型33-34
- 4.2 云计算资源调度模型34-35
- 4.3 问题模型及博弈效用函数的设计35-39
- 4.4 博弈论在基于QoS云计算资源分配算法的应用39-46
- 4.4.1 初始分配39-40
- 4.4.2 重分配40-46
- 4.5 本章小结46-47
- 第五章 实验分析47-59
- 5.1 CloudSim简介47-49
- 5.2 实验步骤49-51
- 5.2.1 环境设置49
- 5.2.2 仿真步骤49-51
- 5.3 实验结果及分析51-57
- 5.4 本章小结57-59
- 第六章 总结和展望59-61
- 6.1 全文总结59-60
- 6.2 进一步工作60-61
- 参考文献61-63
- 致谢63-65
- 攻读学位期间发表的学术论文目录65
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| 4 |
张占军;无线多媒体网络中端到端自适应QoS保证[J];计算机学报;2004年08期 |
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