基于云计算的作业调度算法研究
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度模 型如 图 ｌ所示 。
～
。
Ｍａ （１ｔ， ，．一ｆ ｘ ｔ，２… ｔ） ＋△＋（ ｚ／ （ ） ‘ Ｊ ￡ ）２ ２
但 △ 比较 小 ， 比较 大 的时 候 ， ｔ 也就 是 说 ， 同 当 步通 讯重新 均 衡任务 的 时间 比较 小 ， 而且 最长 运行 时 间 的那 个虚 拟机 过载严 重 时 ， 取 基于 阈值 的动 采 态调 度算 法 ， 能够提 高整 个任 务执 行 的效 率 。 同时 采取 两个 方法 来减 少 同步操作 对效 率 的影响 。 １ ）设置 两 个 阈值 ， 个 是 等 待 队列 中 的任 务 一 负 载值 ； 个 是 预 测 的 时 间 阈值 。预 测 到 一 定 时 一 候， 比如 任务 个数 执 行 到 一 半 的时候 ， 查 一个 队 检 列 中 的任 务负 载值 ， 看是 否还是 超 过 了设 置 的任务 负载值 ， 如果 超 过 了负 载值 ， 判 断 为过 载 。这 时 就 候 才进 行判 断是 否 已经 有 空 闲的 虚 拟机 ， 果有 ， 如 进 行 同步 和任 务 均衡 。
态了。
种 就是 建立 一 套 调 度 器 与 虚 拟 机 之 间 的 反
馈机 制 ， 实 时反 馈 虚 拟 机 的 任 务 负载 情 况 ， 来 然后 根据 虚拟机 的情 况实 时调 整任 务 的分 配 ， 这种 情况 是大 多数 云计算 平 台都 已经实 现 了 的方案 ， 点就 缺
是对 于 当前 虚拟 机上 的任 务负 载无 法 进行 调 节 ， 分 配 出去 的任 务 ， 如果 出现 了虚拟 机 过 载 ， 者 空 闲 ， 或
无 法 实时 的调节 ｌ 。 ５ ｊ
这个 时候 不用动 态调 度算 法 ， 个任 务执行 的 整
时 间如式 （ ） １：
— “一 Ｍ ａ （ ｌ ｔ ， ，， ｘ ｔ ，２ … ￡ ） 一 ｔ Ｐ ｓ （ ｉ Ｐ ｓＬｏ ｇ ｓＯｎ ） Ｌａ ｔ ｎ ｅ ｔ ｅ （） １
问题关 键 在没 有 正 确 的动 态 反 馈 机 制 或 者是
这个 反馈 机制 出现 问题 ＿ ， ３ 能够 将 虚拟 机 的状 态 实 ］
时反 馈 回来 。这个 时候有 两种 解决 方法 ：
一
同步 的虚拟 机数 量越 少 ， 同步带来 的影 响就越 小 。
２ ３ 基 于阈值 动态 调度 的效 率优势 ． 我们假 设 在执行 某 一个 任 务 的 时候 ， 个 虚 拟 ７ １ 机分 配 的子 任 务数 为 Ｊ ｂ ， ｏ ｚ … ， ｏ ｏ Ｊ ｂ ， Ｊ ｂ 。如果 分 配给 虚拟机 Ｐ的任 务较 重 ， ｔ 在 时间后 还有 部分 任 务处 于等 待队列 中， 而其他 虚拟 机 已经处 于空 闲状
蹇
一 虚 机 ～瓣 … ； 拟
ｌ 堡箜坌 堡墨Ｈ
塑 鏖墨 Ｈ
堡 堕 墨 Ｉ
图 １ 基于阈值的动态调度算法模型
图 １中出现 ＶＭ 之 间 的任 务调 度 的情 况 是在 ：
ＶＭ 出现负 载过 载情 况 ， 同时 出现 其他 ＶＭ 空 闲 并 的情 况 ， 这个 时候 进 行 任 务 的调 配 ， 而实 现 动 态 从
２ ２ 基 于阈值 动态 调度 模型分 析 ．
本算 法 采取 两 个 途 径 来减 少 同步 操 作 带来 的
影 响
１ 置 阈值 ， ）设 当达 到 一 定 的 阈 值 才 进 行 同 步 操作 。阈值 越 大 ， 同步带来 的影 响就越 小 。 ２ ）将 同步操 作 限 定 在 两个 虚拟 机 之 间 ， 及 涉
＊
收稿 日期 ：０ １ １月 ｉ ２１ 年 ３日， 回日期 ：０ １年 ２月 ２ 修 ２１ ７日
作者简 介 ： 冼进 ， ， 男 硕士 ， 工程师 ， 研究方 向 ： 系统集成 、 件系统开发 。余桂城 ， ， 硬 男 助理工程师 ， 研究方 向： 计算机 网
络技术 。
４ ０
冼
进等 ： 基于云计算的作业调度算 法研 究
就 可 以进行 虚拟 机之 间任 务 的重新 调 整分 配 ， 点 缺
就是 虚拟机 之 间 的 通讯 问题 可 能 会 影 响 整 个 任 务 的执 行 。 本文采 取第 二种 方案 ， 就是 通 过 实现 虚 拟机 之
某一 个空 闲 的虚拟机 进行 通信 ， 一半 等 待子 任务 将
分配 给 空 闲的 虚 拟 机 ， 讯 的 时 间 是 △， 时 问之 通 △
步 问题 。同步 问题 也 是 基 于 阈值 的动 态 调 度 模 型 的最 大 问题 ， 为 虚拟 机 之 间是 独 立 的 ， 以说 是 因 可 互不 干扰 的对 象 ， 以并 行 的执 行 任 务 ， 可 如果 对 虚
摘 要 通过对现 有云计算进行系统的研究 ， 计出一套作业调试算法解决方案 ， 设 实现云计算作业调试算法 ， 并应用在 云计 算模型上 ， 通过模拟平台进行实验分析 ， 证明解决方案是可行 的。
关键词
云计算 ；作业调度 ； 算法模 型
ＴＰ ０ ３１
中图 分 类 号
Ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｃ ｄ ｉ ｇ ｒｔ ｍ ｓ ａ ｃ ｎ Ｓ ｈｅ ｕｌｎｇ Ａｌ ｏ ｉｈ Ｂａｓ ｄ ｏ ｏ ｄ Ｃｏ ｐ ｉ ｇ ｅ ｎ Ｃｌ ｕ ｍ ｕｔｎ
另一种 就是 利用 虚拟机 之 间 自身 的动 态 调度 ， 独立 于任务 调度 器之 外 的执行 ， 时获 得 虚拟 机 自 实 身的 负载情 况 ， 如果发 生过 载或 者 发生 空 闲 的时候
而使 用动 态调度 算法 ， 么在 ｔ 间之 后 ， 虚 那 时
拟机 的 队列 中等待任 务数 超过 某 一个 负载 阈值 ， 跟
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂ ｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｈ ｘｓ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｏ ｌ ｕ ｏ ｕ ｉ ｇ ｃ ｅ ｕ ｉ ｇ ａｇ ｒｔ ｍ ｏ ｕ ｉｎ ｉ ｅ ｉ ｎ ｄ ｗｈ ｃ — ｓ ｒ ｃ ｙ ｒ ｓ ａ ｃ ｉ ｇ ｔ ｅ ｅ ｉｔｎ ｙ ｔ ｍ ｆｃｏ ｄ ｃ ｍｐ ｔ ，ａ ｓ ｈ ｄ ｌ ｌ ｏ ｉｈ ｓ ｌ ｔ ｄ ｓ ｅ ｉｈ ａ ｎ ｎ ｏ ｓ ｇ ｃ ｉｖ ｓ ｔ ｅ ｒ ａ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｏ ｄ ｃ ｍ ｐ ｔ ｇ ｄ ｂ ｇ ｉｇ ａ ｇ ｒｔ ｍ． Ｗ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｔ ｅ ｔｔ ｅ Ｃｌ ｕ ｏ ｈ ｅ ｅ ｈ ｅ ｌ ｔ ｆｔ ｅ Ｃｌ ｕ ｏ ｕ ｉ ｅ ｕ ｇ ｎ ｌ ｏ ｉｈ ｚ ｏ ｎ ｓ ｈ ｔ ｏ ｏ ｔ ｓ ｈ ｏ ｄ Ｃ ｍｐ ｔ ｇ Ｍ ｏ ｅ ｕｉ ｄｌ ｎ ａ ｄ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｅ ｔｄ ｔ ｈ ｏ ｇ ｉ ｌｔｏ ｌｔｏ ｍ． Ｉ ｐ ｏ ｅ ｏ ｂ ｅ ｓｂ ｅ ｎ ｎ ｌ ｚ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ａ ｔ ｒ ｕ ｈ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｐ ａ ｆ ｒ ｍ ｔ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅ ｆ ａ ｉ ｌ．
Ｋ ｙ Ｗｏ ｄ ｃ ｕ ｏ ｕ ｉｇ ｊ ｂ ｓｈ ｄ ｌ ｇ ｌｏ ｉ ｍ ｄ ｌ ｅ ｒ ｓ ｌ ｄ ｃ ｍｐ ｔ ， ｏ ｃ ｅ ｕｉ ，ａ ｒ ｈ ｍｏ ｅ ｏ ｎ ｎ ｇ ｔ
Ｃｌｓ Ｎｕ ｂ ｒ ＴＰ Ｏ ａｓ ｍ ｅ ３ １
１ 引言
近 几 年 云计 算 作 为 一 个 热 门 的 话 题 和 技 术 ， 获得 了 Ｉ 和科 研 界 的极 大关 注 ， 称 为 下一 代 的 Ｔ 被 主 流计 算 模 式 ， 逐 步 改 变 现 阶 段 以本 地 计 算 为 将 主 的计 算 模式 。云 计 算 整合 包 括 计 算 、 储 、 用 存 应 等 的资 源 优 势 ， 过 服务 器 ， 通 提供 给用 户 以简 单 可 靠 的服 务 ， 用 户避 免 陷入 繁 杂 的低 层 硬 件 逻 辑 、 让 网络 协 议 和 软 件 架 构 中＿ 。 目前 ， 计 算 的 作 业 １ ］ 云 调 度 算 法 的相 关 研 究 不 多 ， 大 云 计 算 提 供 商 都 各
根 据 自己的 基 础 设 施 架 构 发 展 云计 算 应 用 ， 没 还
２ 作 业调 试 算 法分 析
２１ 云计 算作 业调 度算 法现 状 ．
云计算资源管理与作业调度是云计算的关键
技 术所在 ， 目前关 于 云计算 作业 调度 算 法 之 间 的设 计 没有一 套统 一 的标 准 ， 多数 云计 算 作业 调 度算 大 法， 重心 都是 作 业 调 度 器 ， 业 调 度 器 负 责几 乎 全 作 部 的任务 分 配 、 务 响应和 重发 ［ 。 任 ２ ］ 过分 倚重 调 度 器 有 可 能 导 致 调 度 器 根据 虚 拟 机 的负载 能力 分配 任务 之后 ， 拟机 中任务 运行 出 虚 现 了过载 ， 其他 虚 拟机 出现 空 闲状态 情 况 。这个 时
后两 者 同时继 续执 行任 务 ， 后将 任务完 成 。 最
整个 任务 的执 行时 间如式 （ ） ２：
一
间 的动态调 度 算 法 来 实 现 任 务 的 灵 活调 度 。而 且 是采用 基 于阈值 的动 态调 度方 法 ， 减小 了对 虚拟 机 之 间同步 而产 生 的效 率 影 响 。基 于 阈值 的动 态 调
２ 断空 闲虚 拟 机 ， 行 任 务 重 新 分 配 的 时 ）判 进 调度 ， 减少总任务使用的时问 ， 从而提高效率。但 候 ， 必须 将 同步 操作 限制 在 尽 量 少 的 虚 拟 机 上 ， 最 是 ＶＭ 之间进 行任 务调 配 就 涉及 到 ＶＭ 之 问 的 同 佳 的方案 就是 已有 过载 和空 闲虚 拟机 ， 个虚 拟机 两
候 只能通 过下 一 次 调 度 器得 到 的反 馈 来 执 行 下 一
有形成统一 的标 准和规 范约束 ， 云计算 的作 业调
度 和 资 源 管理 是 多 样 化 的 。分 析 现有 云计 算 平 台
的解决 方案 和所 用 的 技 术 ， 后 是 设 计 和 分 析 虚 然
个 阶段 的任 务 分 配 ； 拟 机 之 间 是 互 相 独 立 的 过 虚
～
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但 △ 比较 小 ， 比较 大 的时 候 ， ｔ 也就 是 说 ， 同 当 步通 讯重新 均 衡任务 的 时间 比较 小 ， 而且 最长 运行 时 间 的那 个虚 拟机 过载严 重 时 ， 取 基于 阈值 的动 采 态调 度算 法 ， 能够提 高整 个任 务执 行 的效 率 。 同时 采取 两个 方法 来减 少 同步操作 对效 率 的影响 。 １ ）设置 两 个 阈值 ， 个 是 等 待 队列 中 的任 务 一 负 载值 ； 个 是 预 测 的 时 间 阈值 。预 测 到 一 定 时 一 候， 比如 任务 个数 执 行 到 一 半 的时候 ， 查 一个 队 检 列 中 的任 务负 载值 ， 看是 否还是 超 过 了设 置 的任务 负载值 ， 如果 超 过 了负 载值 ， 判 断 为过 载 。这 时 就 候 才进 行判 断是 否 已经 有 空 闲的 虚 拟机 ， 果有 ， 如 进 行 同步 和任 务 均衡 。
态了。
种 就是 建立 一 套 调 度 器 与 虚 拟 机 之 间 的 反
馈机 制 ， 实 时反 馈 虚 拟 机 的 任 务 负载 情 况 ， 来 然后 根据 虚拟机 的情 况实 时调 整任 务 的分 配 ， 这种 情况 是大 多数 云计算 平 台都 已经实 现 了 的方案 ， 点就 缺
是对 于 当前 虚拟 机上 的任 务负 载无 法 进行 调 节 ， 分 配 出去 的任 务 ， 如果 出现 了虚拟 机 过 载 ， 者 空 闲 ， 或
无 法 实时 的调节 ｌ 。 ５ ｊ
这个 时候 不用动 态调 度算 法 ， 个任 务执行 的 整
时 间如式 （ ） １：
— “一 Ｍ ａ （ ｌ ｔ ， ，， ｘ ｔ ，２ … ￡ ） 一 ｔ Ｐ ｓ （ ｉ Ｐ ｓＬｏ ｇ ｓＯｎ ） Ｌａ ｔ ｎ ｅ ｔ ｅ （） １
问题关 键 在没 有 正 确 的动 态 反 馈 机 制 或 者是
这个 反馈 机制 出现 问题 ＿ ， ３ 能够 将 虚拟 机 的状 态 实 ］
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一
同步 的虚拟 机数 量越 少 ， 同步带来 的影 响就越 小 。
２ ３ 基 于阈值 动态 调度 的效 率优势 ． 我们假 设 在执行 某 一个 任 务 的 时候 ， 个 虚 拟 ７ １ 机分 配 的子 任 务数 为 Ｊ ｂ ， ｏ ｚ … ， ｏ ｏ Ｊ ｂ ， Ｊ ｂ 。如果 分 配给 虚拟机 Ｐ的任 务较 重 ， ｔ 在 时间后 还有 部分 任 务处 于等 待队列 中， 而其他 虚拟 机 已经处 于空 闲状
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一 虚 机 ～瓣 … ； 拟
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图 １ 基于阈值的动态调度算法模型
图 １中出现 ＶＭ 之 间 的任 务调 度 的情 况 是在 ：
ＶＭ 出现负 载过 载情 况 ， 同时 出现 其他 ＶＭ 空 闲 并 的情 况 ， 这个 时候 进 行 任 务 的调 配 ， 而实 现 动 态 从
２ ２ 基 于阈值 动态 调度 模型分 析 ．
本算 法 采取 两 个 途 径 来减 少 同步 操 作 带来 的
影 响
１ 置 阈值 ， ）设 当达 到 一 定 的 阈 值 才 进 行 同 步 操作 。阈值 越 大 ， 同步带来 的影 响就越 小 。 ２ ）将 同步操 作 限 定 在 两个 虚拟 机 之 间 ， 及 涉
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收稿 日期 ：０ １ １月 ｉ ２１ 年 ３日， 回日期 ：０ １年 ２月 ２ 修 ２１ ７日
作者简 介 ： 冼进 ， ， 男 硕士 ， 工程师 ， 研究方 向 ： 系统集成 、 件系统开发 。余桂城 ， ， 硬 男 助理工程师 ， 研究方 向： 计算机 网
络技术 。
４ ０
冼
进等 ： 基于云计算的作业调度算 法研 究
就 可 以进行 虚拟 机之 间任 务 的重新 调 整分 配 ， 点 缺
就是 虚拟机 之 间 的 通讯 问题 可 能 会 影 响 整 个 任 务 的执 行 。 本文采 取第 二种 方案 ， 就是 通 过 实现 虚 拟机 之
某一 个空 闲 的虚拟机 进行 通信 ， 一半 等 待子 任务 将
分配 给 空 闲的 虚 拟 机 ， 讯 的 时 间 是 △， 时 问之 通 △
步 问题 。同步 问题 也 是 基 于 阈值 的动 态 调 度 模 型 的最 大 问题 ， 为 虚拟 机 之 间是 独 立 的 ， 以说 是 因 可 互不 干扰 的对 象 ， 以并 行 的执 行 任 务 ， 可 如果 对 虚
摘 要 通过对现 有云计算进行系统的研究 ， 计出一套作业调试算法解决方案 ， 设 实现云计算作业调试算法 ， 并应用在 云计 算模型上 ， 通过模拟平台进行实验分析 ， 证明解决方案是可行 的。
关键词
云计算 ；作业调度 ； 算法模 型
ＴＰ ０ ３１
中图 分 类 号
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另一种 就是 利用 虚拟机 之 间 自身 的动 态 调度 ， 独立 于任务 调度 器之 外 的执行 ， 时获 得 虚拟 机 自 实 身的 负载情 况 ， 如果发 生过 载或 者 发生 空 闲 的时候
而使 用动 态调度 算法 ， 么在 ｔ 间之 后 ， 虚 那 时
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近 几 年 云计 算 作 为 一 个 热 门 的 话 题 和 技 术 ， 获得 了 Ｉ 和科 研 界 的极 大关 注 ， 称 为 下一 代 的 Ｔ 被 主 流计 算 模 式 ， 逐 步 改 变 现 阶 段 以本 地 计 算 为 将 主 的计 算 模式 。云 计 算 整合 包 括 计 算 、 储 、 用 存 应 等 的资 源 优 势 ， 过 服务 器 ， 通 提供 给用 户 以简 单 可 靠 的服 务 ， 用 户避 免 陷入 繁 杂 的低 层 硬 件 逻 辑 、 让 网络 协 议 和 软 件 架 构 中＿ 。 目前 ， 计 算 的 作 业 １ ］ 云 调 度 算 法 的相 关 研 究 不 多 ， 大 云 计 算 提 供 商 都 各
根 据 自己的 基 础 设 施 架 构 发 展 云计 算 应 用 ， 没 还
２ 作 业调 试 算 法分 析
２１ 云计 算作 业调 度算 法现 状 ．
云计算资源管理与作业调度是云计算的关键
技 术所在 ， 目前关 于 云计算 作业 调度 算 法 之 间 的设 计 没有一 套统 一 的标 准 ， 多数 云计 算 作业 调 度算 大 法， 重心 都是 作 业 调 度 器 ， 业 调 度 器 负 责几 乎 全 作 部 的任务 分 配 、 务 响应和 重发 ［ 。 任 ２ ］ 过分 倚重 调 度 器 有 可 能 导 致 调 度 器 根据 虚 拟 机 的负载 能力 分配 任务 之后 ， 拟机 中任务 运行 出 虚 现 了过载 ， 其他 虚 拟机 出现 空 闲状态 情 况 。这个 时
后两 者 同时继 续执 行任 务 ， 后将 任务完 成 。 最
整个 任务 的执 行时 间如式 （ ） ２：
一
间 的动态调 度 算 法 来 实 现 任 务 的 灵 活调 度 。而 且 是采用 基 于阈值 的动 态调 度方 法 ， 减小 了对 虚拟 机 之 间同步 而产 生 的效 率 影 响 。基 于 阈值 的动 态 调
２ 断空 闲虚 拟 机 ， 行 任 务 重 新 分 配 的 时 ）判 进 调度 ， 减少总任务使用的时问 ， 从而提高效率。但 候 ， 必须 将 同步 操作 限制 在 尽 量 少 的 虚 拟 机 上 ， 最 是 ＶＭ 之间进 行任 务调 配 就 涉及 到 ＶＭ 之 问 的 同 佳 的方案 就是 已有 过载 和空 闲虚 拟机 ， 个虚 拟机 两
候 只能通 过下 一 次 调 度 器得 到 的反 馈 来 执 行 下 一
有形成统一 的标 准和规 范约束 ， 云计算 的作 业调
度 和 资 源 管理 是 多 样 化 的 。分 析 现有 云计 算 平 台
的解决 方案 和所 用 的 技 术 ， 后 是 设 计 和 分 析 虚 然
个 阶段 的任 务 分 配 ； 拟 机 之 间 是 互 相 独 立 的 过 虚
