移动云计算中能效感知的计算卸载机制研究

移动云计算可以将任务从移动设备计算卸载至云端以增强设备计算能力,而如何实现能效计算卸载机制是当前的主要挑战。为了解决该问题,以降低移动设备能耗和应用完成时间为目标,将计算卸载问题形式化为满足任务顺序与截止时间约束的能效代价最小化问题,并提出一种动态能效感知计算卸载算法。算法由三个子算法组成：计算卸载选择、时钟频率控制及传输功率分配。实验结果表明,通过局部计算时优化调整移动设备CPU时钟频率,以及云端计算时自适应分配传输功率,新算法可以有效降低应用执行能效代价,同时确保满足约束条件,提高执行效率。     

移动云计算环境下多工作流任务调度的联合优化方法

传统移动云计算环境下的任务调度通过random算法来决定任务执行位置,通过动态电压调节技术来调节工作频率,通过任务间的差异性判别进行任务的整合,这往往带来了很多不合理的任务迁移,并导致CPU负载严重,造成了系统损害和大量能耗。针对多工作流任务提出了CCS算法,它包括consolidation算法与多任务并发算法,通过增加任务之间传输与执行的并发性,增加任务集整合的概率,提高任务的处理速率,减少任务的响应时间,增加CPU使用率的同时将主机和内核CPU使用率控制在阈值上限以下,避免CPU过载并根据多任务并发来优化local算法,调整任务执行位置,提高迁移效率的同时也避免了随机算法的局限性,实验结果表明该算法可以有效地提高系统性能,避免CPU过载问题,并且优化了能耗和工作流的完成时间。     

移动云计算中的任务调度与计算迁移算法

随着互联网的发展,许多应用程序对计算机的计算能力和资源的需求越来越大,而移动设备具有有限的资源和计算能力,云计算迁移技术是解决计算密集型任务在移动端上顺利运行的主流方法。针对无线网络中联合调度和迁移的问题,提出了一个快速高效的启发式算法。算法将能够迁移的任务全部迁移到云端作为初始解,然后逐次计算可迁移任务在移动端运行的能耗节省量,依次将节省量最大的任务迁移到移动端。每迁移一个任务,该算法都会依据任务间的通信时间,及时更新各个任务的能耗节省量。为了进一步优化启发式算法得到的解,还构造了适用于此问题并以启发解为初始解的模拟退火算法,给出了相应的编码方法、目标函数、邻域解、温度参数以及算法终止准则。与无迁移、饱和迁移、随机迁移三类算法的对比实验结果表明,由启发式算法得出的解具有高效性,能给出使移动端能耗更小的解。     

云环境下绿色任务调度策略

针对云计算数据中心的能耗问题,提出了绿色云计算体系理论,设计了绿色云系统架构;基于该架构,将能量作为一种系统资源进行分配,提出了三种绿色任务调度算法分别是STF-OS、LTF-OS和RT-OS算法;对三种绿色任务调度算法可行性做了相关的理论分析,三种算法可以有效地减少能源消耗;通过扩展云计算仿真平台CloudSim实现了模拟实验,结果表明STF-OS算法降低数据中心能耗的能力最优。     

面向移动云计算任务调度的改进鸟群算法研究

针对移动云计算环境下的任务调度存在耗时长、设备能耗高的问题,提出了一种基于改进的鸟群算法(improved bird swarm algorithm,IBSA)的任务调度策略。首先,构建了以能耗和时间为主的移动云任务调度模型;其次,提出了自适应感知系数和社会系数,避免了算法陷入局部最优;构建了学习因子优化飞行行为,保证了个体寻优能力;最后,任务调度目标函数作为鸟群个体的适应度函数参与算法的迭代更新。仿真结果表明相比于蚁群算法、粒子群算法、鲸鱼算法等,改进的鸟群算法在移动云计算任务调度方面具有良好的效果,能够有效地节省时间和降低能耗。     

基于改进GA的云计算任务调度算法

云计算通常需要处理大量的计算任务,任务调度策略在决定云计算效率方面起着关键作用。如何合理地分配计算资源,有效地调度任务运行,使所有任务运行完成所需的时间较短、成本较小是个重要的问题。提出一种考虑时间-成本约束的遗传算法(TCGA),通过此算法调度产生的结果不仅能使任务完成所需的时间较短,而且成本较小。通过实验,将TCGA与考虑时间约束的遗传算法(TGA)、考虑成本约束的遗传算法(CGA)进行比较,实验结果表明,该算法是云计算中一种有效的任务调度算法。     

云环境下调度算法综述

对任务调度在云计算中的地位作了分析,并由任务调度出发,对云计算任务调度算法的研究现状进行分类、梳理和总结。根据调度目标的不同,介绍了多目标的任务调度算法:人工蜂群算法,帝国竞争算法,蝙蝠算法,猫群算法等。对每类方法的代表性算法进行了分析介绍,并详细总结了每类方法的基本思想、优缺点做了分析、对比和改进方式的归纳,对相关实验平台进行了分析对比。     

Joint optimization method for task scheduling time and energy consumption in mobile cloud computing environment

An unheard of growth in mobile data traffic has drawn attention from academia and industry. Mobile cloud computing is an emerging computing paradigm combining cloud computing and mobile networks to alleviate resource-constrained limitations of mobile devices, which can greatly improve network quality of service and efficiency to make good use of available network resource. Mobile cloud computing not only inherits the advantages of strong computing capacity and massive storage of cloud computing, but also overcomes the time and geographical restrictions, bringing benefits for mobile users to offload complex computation to powerful cloud servers for execution anytime and anywhere. To this end, an optimal task workflow scheduling scheme is proposed for the mobile devices, based on the dynamic voltage and frequency scaling technique and the whale optimization algorithm. Through considering three factors: task execution position, task execution sequence, and operating voltage and frequency of mobile devices, this study makes a tradeoff between performance and energy consumption by solving the joint optimization for task completion time and energy consumption simultaneously. Finally, a series of extensive simulation results has demonstrated and verified the scheme has distinguished performance in terms of efficiency and operational cost, providing feasible solutions to similar optimization problems of mobile cloud computing.     

云计算环境下任务调度的趋势分析

云计算应用大规模和虚拟化的资源,通过计算机网络随时随地向用户提供基于不同需求的服务。作为影响云服务的关键因素,任务调度被许多专家学者所研究。研究了云计算中的任务调度算法的新特性,如何降低用户成本和云计算中心的能耗,以及实现效率与公平最大化和安全等目标。     

移动云计算中时延保证的任务分配方法

为在移动云计算中给任务提供实时保障,设计任务窗口对虚拟机中的任务进行分配,根据任务截止期和任务窗口大小进行调度;监控任务的执行过程,对窗口尺寸进行动态调整和修正,采取反馈机制保障后续任务分配不受影响,确保窗口内的任务时延达标。根据任务的变化情况,建立相应的虚拟机扩展或收缩策略,保障任务能够实时完成。实验结果表明,任务能在规定的时间里得到提交,保证了实时任务可用性,系统中资源利用率高,其性能得到了很好的验证。     

Adaptive fault-tolerant scheduling strategies for mobile cloud computing

Mobile cloud computing is a form of cloud computing that incorporates mobile devices such as smartphones and tablet PCs into the cloud infrastructure. As mobile devices are resource-constrained in nature, new scheduling strategies are required when using them as resource providers. Based on our previous group-based scheduling algorithm, we present fault-tolerant scheduling algorithms considering checkpoint and replication mechanisms to actively cope with faults. We carried out the performance evaluation with simulation to demonstrate that our algorithm is more efficient than the existing one lacking fault tolerance in terms of accuracy rate, resource consumption, and average execution time. In particular, the average execution time was reduced by about 60%, resulting in the reduction of resource consumption.

     

基于改进粒子群算法的云计算任务调度算法

如何对任务进行高效合理的调度是云计算需要解决的关键问题之一,针对云计算的编程模型框架,在传统粒子群优化算法（PSO）的基础上,提出了一种具有双适应度的粒子群算法（DFPSO）。通过该算法不但能找到任务总完成时间较短的调度结果,而且此调度结果的任务平均完成时间也较短。仿真分析结果表明,在相同的条件设置下,该算法优于传统的粒子群优化算法,当任务数量增多时,其综合调度性能优点明显。     

A low-power task scheduling algorithm for heterogeneous cloud computing

The Journal of Supercomputing - As a new type of computing, cloud computing has led to a major computational change. Among many technologies in cloud computing, task scheduling has always been...     

云计算环境下基于路径优先级的任务调度算法

为了最小化云计算系统的任务调度长度,结合表启发式调度技术和任务复制的思想提出基于路径优先权的任务调度算法.采用一种新方法计算DAG图中任务节点及边的权值,从最高优先权的路径开始依次选择任务进行调度,并通过有选择性地复制任务节点的父任务来减少任务间信息传送的时间花费,最后将任务安排到使其执行完成时间最早的虚拟机上.通过随机产生的DAG图与HEFT算法进行对比分析,实验结果表明了该算法能获得较短的调度长度.     

基于多目标免疫系统算法的云任务调度策略

针对云计算环境下任务调度问题,为减少任务完工时间,同时降低任务执行费用,提出一种改进的基于多目标免疫系统的任务调度算法IMISA来寻找较优的可行分配方案。与传统分配适应度值不同,该算法将抗体群划分为非支配解集和支配解集,分别将非支配解的独立支配区域面积、支配解与所有非支配解所围成的多边形面积作为相应的抗体-抗原亲和力,根据相应亲和度计算克隆比例后克隆变异生成子代。在CloudSim平台上进行仿真实验,结果表明,与NSGA-Ⅱ及多目标免疫系统算法(MISA)相比,IMISA能够找到具有更短完工时间及更小的执行费用的调度方案,同时获得的Pareto解集也具有更好的分布性。     

云计算环境下基于模板的任务调度策略与算法

针对云计算任务调度,提出了一种基于模板的任务调度（Template-based Task Scheduling,TTS）策略。该策略充分考虑了通信开销,在对任务分配进行预处理的基础上实现任务调度,主要分为两步：针对一个任务集合,采用可分任务调度求解子任务大小的方法,求出各个处理机应该分担的任务量模板;根据求出的模板,采用合理的调度算法对任务进行调度,从而得到较优的调度结果。在TTS策略下,对传统贪心算法加以改进,最终提出基于模板的任务调度贪心算法（Template-based Task Scheduling Greedy Algorithm,TTSGdA）。与Min-min算法和遗传算法的对比实验结果表明,TTSGdA能够有效减少任务集合完成时间。     

云计算环境下基于可靠性感知的任务调度算法

针对云计算环境下并行任务易受资源失效的影响而无法完成,且动态提供云资源可靠性较低的问题,首先,引入失效恢复机制,由于在失效可恢复情况下资源失效规律动态变化,使用两参数Weibull分布对不同时段资源节点和通信链路失效规律的局部特征进行描述;然后,根据并行任务之间存在的各类交互关系分析,提出了一种基于变参数失效规则的资源可靠性评估模型;最后,将该模型并入粒子群算法得到基于可靠性感知的自适应惯性权重粒子群资源调度算法R PSO,从而在计算适应度时充分考虑备选资源的可靠程度。仿真实验结果表明,当选择了合适的失效恢复参数时,提出的R PSO算法能够大幅度提高云服务可靠性,且只会增加少量的额外失效恢复开销。     

Bandwidth‐aware divisible task scheduling for cloud computing

Task scheduling is a fundamental issue in achieving high efficiency in cloud computing. However, it is a big challenge for efficient scheduling algorithm design and implementation (as general scheduling problem is NP‐complete). Most existing task‐scheduling methods of cloud computing only consider task resource requirements for CPU and memory, without considering bandwidth requirements. In order to obtain better performance, in this paper, we propose a bandwidth‐aware algorithm for divisible task scheduling in cloud‐computing environments. A nonlinear programming model for the divisible task‐scheduling problem under the bounded multi‐port model is presented. By solving this model, the optimized allocation scheme that determines proper number of tasks assigned to each virtual resource node is obtained. On the basis of the optimized allocation scheme, a heuristic algorithm for divisible load scheduling, called bandwidth‐aware task‐scheduling (BATS) algorithm, is proposed. The performance of algorithm is evaluated using CloudSim toolkit. Experimental result shows that, compared with the fair‐based task‐scheduling algorithm, the bandwidth‐only task‐scheduling algorithm, and the computation‐only task‐scheduling algorithm, the proposed algorithm (BATS) has better performance. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种多QoS目标约束的云计算任务调度策略

针对云计算环境下大量用户任务请求各异的服务质量（Quality of Service, QoS）调度目标要求,通过综合考虑云用户任务的截止时间底线、调度预算等QoS目标约束条件以及各类可用资源的性能参数,对任务调度的多QoS目标约束条件进行形式化建模,基于构造的隶属度函数将多QoS目标约束的优化求解问题转化成一个单目标约束的优化问题,对转化后的单目标约束优化问题进行近似求解,最终提出一种多QoS目标约束的云计算任务调度策略。在CloudSim模拟器上的仿真结果表明,提出的多QoS目标约束的云计算任务调度策略总体上优于传统的Min-min算法以及改进的以QoS为导向的Min-min算法。