基于扩展关键活动的工作流调度算法

服务资源分配和调度在开放网格服务架构环境中是一个复杂且具有挑战性的问题.为适应网格计算环境下服务资源的动态性和自治性,提出一个基于扩展关键活动的工作流调度算法,采用动态选择所需服务资源的策略,工作流完成时间和所需成本得到一定程度的平衡.实验结果表明该调度算法在完成时间、成本等方面可得到较满意的结果,能更好地满足用户实际需要.     

OSG环境中可靠性增强的工作流自适应调度

针对实际的网格环境-Open Science Grid (OSG),提出了一个多阶段网格工作流调度机制,主要包括站点发现、站点初始评估以及站点动态评估和选择.通过基于时间序列的性能预测值评估各资源站点的初始性能,提出了一个基于网格资源站点自适应评分机制的选择算法.为了提高工作流执行的可靠性并尽可能缩短执行时间,设计了一个增量式的任务副本策略,并采用各资源站点任务排队等待时间的经验累积分布函数图来优化任务副本的设置参数.在实际网格环境OSG中,基于网格工作流系统Swift完成的大量实验结果表明,所提出的算法和策略能够有效减小工作流调度长度和作业拒绝率,同时在OSG中能够成功完成的Swift工作流规模也明显增大.     

时间约束下可靠性增强的网格工作流调度算法

如何在动态性极强的网格环境中有效调度工作流应用并满足用户的QoS需求是一个难题.传统的基于资源静态特征的启发式调度算法或预留策略缺乏对资源动态服务能力的有效评估而无法保证工作流应用的截止时间约束.本文采用随机服务模型建模网格资源的动态性能并考虑资源内处理单元失效的情况.利用生灭过程描述资源节点中处理单元数目的变化情况并给出了资源节点在任务截止时间内的可靠性评估方法.在此基础上,提出一种可靠性增强的网格工作流调度算法RSA_TC.实验结果表明RSA_TC算法相对于DSESAW和PFAS算法,能有效保证用户截止时间的要求,对动态网格环境有较好的自适应性.     

最后期限动态分配的三步云工作流调度算法

现如今,云环境中的工作流调度问题依然很有挑战性.它的一个重要任务是找到一种能够满足最后期限约束且执行成本最优的调度方案.三步的列表调度算法可以有效地解决这一问题.该算法首先将最后期限分配到每个任务,形成任务子期限;之后再利用两步列表调度策略为每个任务分配资源.然而现有的最后期限分配策略均只能形成静态的子期限,因此还可以进行进一步的优化.本文采用三步列表调度算法进行云工作流调度,并提出一种基于粒子群的动态最后期限分配方法(DY-DD).实验结果表明,相比于其它经典调度算法,本文提出的算法在成功率和执行成本上均具有优势.     

一种网格工作流动态调度算法

由于网格系统异构和资源动态变化,网格工作流多个任务对资源的不同需求,以及任务之间的时序、因果和数据依赖关系,使得网格工作流调度问题非常复杂,低性能的资源和任务调度策略,将会增加任务的执行时间并降低整个网格系统的吞吐量。本文针对网格工作流的特点提出了一种动态调度算法,该算法追求优化执行时间和系统负载均衡的双重目的,最后通过实验验证了该算法的可行性和优越性。     

网格环境下工作流的费用-时间调度算法

开放网格服务架构（OGSA）和计算经济模型的提出，使得动态的、不同QoS的服务支持下的资源调度成为一个复杂且具有挑战性的问题。该文提出了网格环境下基于费用-时间的工作流调度算法，该算法采用动态资源选择策略适应网格计算环境下的动态性和自治性。在追求较小的工作流完成时间的同时，对费用进行了优化。模拟结果显示该调度算法符合计算网格的复杂环境，能够更好地满足不同用户的实际需要。     

基于动态关键路径的云工作流调度算法

为了提高资源行为动态异构的云环境中工作流任务的调度效率,提出了一种基于动态关键路径的工作流调度算法CWS-DCP。算法将工作流任务结构定义为有向无循环图DAG模型,改进了传统关键路径的一次性搜索模式,结合云资源可用性动态可变的特征,以动态自适应方式搜索关键路径,并确定关键任务。同时,在关键任务调度后,局部DAG的关键路径搜索根据资源可用性再次迭代更新,从而动态决策任务与资源间的调度方案。通过仿真实验,构建了三种不同类型的工作流结构作为测试数据源,并与其他六种同类型的启发式和元启发式算法进行了性能比较。实验结果表明,在资源可用性动态改变和工作流规模不断增大的情况下,CWS-DCP算法在多数工作流结构中均能得到执行跨度更好的调度方案和更少的调度开销。     

网格环境下费用约束的科学工作流可靠调度算法

网格基础设施是目前科学工作流应用规划、部署和执行的主要支撑环境.然而由于网格资源的自治、动态及异构性,如何在保障用户QoS约束下有效调度科学工作流是一个研究热点.针对费用约束下的科学工作流调度问题,为了提高其执行的可靠性,本文使用随机服务模型描述资源节点的动态服务能力并考虑本地任务负载对资源执行性能的影响,给出一种资源可靠性的评估方法,在此基础上提出一种费用约束下的科学工作流可靠调度算法RSASW.仿真实验结果表明RSASW算法相对于GAIN3,GreedyTime-CD及PFAS算法,对工作流的执行具有很好的可靠性保障.     

一种云计算环境下的工作流双向调度方法

为降低云计算中工作流调度的时间和成本,提出了一种双向调度算法,以实现后向Backward和前向Forward的双向调度。首先,Backward算法按照每个任务的最迟开始时间进行后向调度;此基础上,为降低虚拟机调度费用,Forward算法尽可能地提前调度每个任务,且在前向调度过程中充分考虑到工作流deadline、最大cost及传输时间的限制,从而实现对虚拟机的动态调度。由实验可知,本算法比BDA算法以及ICPCP算法更节约虚拟机调度成本,提高了调度的灵活性。     

混合计算环境中截止期约束下的科学工作流调度策略

整合云和网格基础设施,增强科研机构现有网格系统的计算能力并向应用提供截止时间保障的服务是科学研究领域的热点。在这种"网格-云"混合计算环境中,对何时租借云虚拟资源以及如何租借做出有效决策是一个难题。现有的一些调度策略主要在网格资源静态能力特征的基础上,以作业等待时间作为决策依据,缺乏对资源动态服务能力的有效评估,无法保证科学应用的截止时间需求。本文提出了一种混合环境下的科学工作流执行系统架构并对其核心组件进行了阐述。针对其中的工作流调度问题,利用随机服务模型建模已有网格系统中的资源的动态服务能力,以任务违约风险作为是否租借外部虚拟资源的判断指标,提出了一个科学工作流调度算法HCA_SASWD。实验结果表明,HCA_SASWD相对于其他算法,能有效保证用户的截止时间要求,为需要提供截止时间保障的系统架构提供了参考。     

QoS约束云环境下的工作流能效调度算法

云环境可以为大规模工作流的执行提供高效、可靠的运行环境,但工作流执行时带来的高能耗不仅会增加云资源提供方的经济成本,还会影响云系统的可靠性,并对环境产生不利影响。为了在满足用户截止时间QoS需求的同时降低云环境中工作流调度的执行能耗,提出一种工作流能效调度算法QCWES。该算法将工作流的能效调度方案求解划分为3个阶段:截止时间重分配、任务调度选择排序以及基于DVFS的最佳资源选择。截止时间重分配阶段旨在将用户定义的全局工作流截止时间在各个任务间进行重分配,任务调度选择排序阶段旨在通过自顶向下的任务分级方式得到任务调度序列;基于DVFS的最佳资源选择阶段旨在为每个任务选择带有合适电压/频率等级的最优目标资源,在满足任务的子截止时间的前提下使总体能耗达到最小。通过随机工作流和基于高斯消元法的现实工作流结构,对算法的性能进行仿真实验分析。结果表明,所提算法可以在满足截止时间约束下降低工作流的执行能耗,实现用户方的QoS需求与资源方的能耗间的均衡。     

基于局部关键路径与截止期限分配的云工作流调度算法

为了解决云计算中截止期限约束下的工作流调度代价优化问题,提出一种基于局部关键路径和截止期限分配的工作流任务调度算法。为了满足期限约束,并最小化执行代价,算法将工作流任务的调度过程划分为两个阶段:期限分配阶段和调度资源选择阶段。期限分配阶段定义工作流的局部关键路径,并以递归的方式在局部关键路径上的任务间进行子期限分配;调度资源选择阶段在满足任务子期限的同时,为每个任务选择执行代价最低的资源进行任务调度,以实现调度代价优化。分析算法的时间复杂度,并通过一个算例对算法的实现思路进行了详细阐述。通过科学工作流结构的仿真实验,证明了算法不仅可以满足截止期限约束,而且可以降低工作流任务的执行代价。     

满足实时云任务需求的主动响应式工作流调度模型

为了改善云平台中多工作流调度时的执行代价和资源利用率,提出一种满足实时云任务需求的主动响应式工作流调度算法.该算法可以分别针对新工作流的到达、任务完成后的虚拟机资源提供、紧迫任务到达等做出主动的实时响应调度策略,从而充分利用虚拟机资源的空闲时槽和更大化的任务并行程度,以混合形式调度来自不同工作流的任务.在确保截止期限约束的同时,有效满足实时云任务的调度需求.大量实时工作流的仿真测试表明,与另外几种同类型算法相比,该算法不仅可以降低任务执行代价,而且可以得到更高的资源利用率,实现算法预期效果.     

适用于实例密集型云工作流的调度算法

工作流调度算法仅适用于单个复杂工作流实例,而不适用于实例密集型云工作流实例,为此,提出了基于实例密集型的云工作流调度算法(MCUD)。MCUD算法先对待处理的一组工作流实例进行分类,再对分类后的同类工作流实例采用一种新的分配方法将用户指定的总最后期限分配到各任务;同时,在调度的过程中动态地调整后续任务的子最后期限。MCUD算法对同类工作流实例中的任务分配不同子最后期限,减小了资源竞争,提高了资源的利用率。仿真实验表明,MCUD相比于其他算法,在满足总的最后期限的前提下更进一步地降低了执行成本和执行时间。     

IaaS云满足预算约束的工作流应用调度算法

为了解决IaaS(Infrastructure as a Service)云的工作流调度优化问题，提出基于预算约束的工作流调度算法。以最小化工作流调度时长为目标，算法分调度任务选择和虚拟机实例选择两阶段进行。第一阶段将工作流任务依据依赖关系作层次划分，同层次组成包任务，以Min-Max方法对层次任务估算时间作标准化处理，定义最迟完成时间与最早完成时间差值最大者为调度任务；第二阶段在期望预算下以最早完成时间最小为标准选择资源，实现任务与资源间的映射。利用算例阐述了算法实现过程，并通过仿真实验测试了算法性能。结果证实，改进算法执行效率与调度成功率优于同类算法。     

一种云工作流任务调度能效优化算法

工作流任务执行时带来的高能耗不仅会增加云资源提供方的经济成本,而且会降低云系统的可靠性。为了满足截止时间的同时,降低工作流执行能耗,提出一种工作流能效调度算法CWEES。算法将能效优化调度划分为三个阶段：初始任务映射、处理器资源合并和任务松驰。初始任务映射旨在通过任务自底向上分级排序得到任务调度初始序列,处理器资源合并旨在通过重用松驰时间合并相对低效率的处理器,降低资源使用数量,任务松驰旨在为每个任务重新选择带有合适电压/频率等级的最优目标资源,在不违背任务顺序和截止时间约束前提下降低工作流执行总能耗。通过随机工作任务模型对算法的性能进行了仿真实验分析。结果表明,CWEES算法不仅资源利用率更高,而且可以在满足截止时间约束下降低工作流执行能耗,实现执行效率与能耗的均衡。     

云计算中一种多DAG工作流可抢占式调度策略

为解决多用户工作流调度过程中的公平性问题,提高资源利用率,满足不同用户DAG工作流的不同QoS需求,提出了抢占式多DAG工作流动态调度模型。该算法将DAG工作流按照QoS需求进行优先级划分,采用高优先级作业优先占有资源的原则调度作业。相同优先级DAG工作流的任务依据带有启发性信息的slowdown进行资源抢占,进一步提高了作业调度的公平性;对于不同优先级的作业调度,提出了基于阈值的回填算法,该算法在保证作业调度公平的同时提高了资源利用率。     

云中截止时间动态分配的工作流调度成本优化算法

现如今,如何在满足截止时间约束的前提下降低工作流的执行成本,是云中工作流调度的主要问题之一。三步列表调度算法可以有效解决这一问题。但该算法在截止时间分配阶段只能形成静态的子截止时间。为方便用户部署工作流任务,云服务商为用户提供了的三种实例类型,其中竞价实例具有非常大的价格优势。为解决上述问题,提出了截止时间动态分配的工作流调度成本优化算法(S-DTDA)。该算法利用粒子群算法对截止时间进行动态分配,弥补了三步列表调度算法的缺陷。在虚拟机选择阶段,该算法在候选资源中增加了竞价实例,大大降低了执行成本。实验结果表明,相较于其他经典算法,该算法在实验成功率和执行成本上具有明显优势。综上所述,S-DTDA算法可以有效解决工作流调度中截止时间约束的成本优化问题。     

基于截止时间满意度的网格工作流调度算法

动态网格环境中用户截止时间保障是工作流调度问题的一个挑战.利用随机服务模型来描述网格资源的动态处理能力及其动态负载压力,提出了截止时间满意度的概念和工作流截止时间满意度的计算方法.将以DAG图形式表示的任务执行关系转换为以数值表示的任务执行优先级,并根据最大截止时间满意度优先的思想,确定执行工作流子任务的候选资源;将工作流全局截止时间划分问题描述为一个约束下的非线性规划问题并通过已有方法求解该问题,提出了一种截止时间满意度增强的工作流调度算法(DSESAW).仿真实验采用实际网格应用和系统数据来验证所提出算法的性能表现,实验结果表明新算法在网格环境的自适应性和用户截止时间保障方面优于其他两种实际网格系统中的调度算法.     

云环境下基于预算分配的科学工作流调度研究

云环境下的科学工作流部署不同于传统的独立任务调度,需同步考虑调度代价与时间问题。为此,提出基于预算分配的科学工作流调度方法,将工作流任务与虚拟机资源间的映射求解分为预算分配和资源提供与调度2个阶段。为优化预算使用,设计基于快优先的预算分配算法(FFTD)和基于慢优先的预算分配算法,实现预算在各任务间的子分配。基于任务最早完成时间的降序排列进行任务选择,在虚拟机可重用的情况下根据单个任务的子预算进行资源分配,保证工作流任务的顺利调度。引入5种常规类型的科学工作流进行实验,测试算法在不同类型工作流结构和不同预算约束下的性能,结果表明,FFTD算法在72%、88%、84%的实验场景中相比BDT-AI算法具有更高的虚拟机资源利用率、预算约束满足率以及更短的调度时间,综合性能更优。