云计算环境中基于朴素贝叶斯算法的负载均衡技术

针对云计算环境中任务调度算法复杂度高、任务分配不够合理等问题,提出一种基于朴素贝叶斯分类的负载均衡技术。该技术利用云计算环境的心跳机制全面地收集各节点负载信息,并采用朴素贝叶斯算法对各节点负载状态进行分类;然后,根据节点状态分类结果,实现任务和资源分配的合理调度。实验结果表明,基于朴素贝叶斯算法的负载均衡技术能提高任务的分配效率,避免任务在各节点间频繁迁移,快速有效地实现云计算环境中各节点间的负载均衡。     

基于自适应蜂群算法的云计算负载平衡机制

针对将蜂群算法应用在负载平衡系统中,出现的由于请求之间关系处理不当而产生的不利于负载平衡的资源局部密集现象,提出了改进的自适应蜂群算法。通过引进其他类型的请求,以阻断短时间内本该到来的与该服务器处理的请求有某些相似的请求,由此增强了负载平衡的可用性,提高了系统吞吐量。实验结果表明基于蜂群算法的负载平衡机制无论是在系统吞吐量方面或是系统可扩展性方面均适用于云计算环境,改进的自适应蜂群算法在系统吞吐量方面较传统算法性能提高5%以上。     

Load balancing in cloud computing environment using the Grey wolf optimization algorithm based on the reliability: performance evaluation

The Journal of Supercomputing - The introduction of cloud computing has brought about significant developments in information technology. Users can benefit from the multitude of cloud technology...     

云计算环境下基于蜜蜂觅食行为的任务负载均衡算法

针对云计算环境下的任务调度程序通常需要较多响应时间和通信成本的问题,提出了一种基于蜜蜂行为的负载均衡(HBB-LB)算法。首先,利用虚拟机(VM)进行负载平衡来最大化吞吐量;然后,对机器上任务的优先级进行平衡;最后,将平衡重点放在减少VM等待序列中任务的等待时间上,从而提高处理过程的整体吞吐量和优先级。利用CloudSim工具模拟云计算环境进行仿真实验,结果表明,相比粒子群优化(PSO)、蚁群算法(ACO)、动态负载均衡(DLB)、先入先出(FIFO)和加权轮询(WRR)算法, HBB-LB算法的平均响应时间分别节省了5%、13%、17%、67%、37%,最大完成时间分别节省了20%、23%、18%、55%、46%,可以更好地平衡非抢占式独立任务,适用于异构云计算系统。     

云计算环境中面向DAG任务的多目标调度算法

为了实现任务执行效率与执行代价的同步优化,提出了一种云计算环境中的DAG任务多目标调度优化算法。算法将多目标最优化问题以满足Pareto最优的均衡最优解集合的形式进行建模,以启发式方式对模型进行求解;同时,为了衡量多目标均衡解的质量,设计了基于hypervolume方法的评估机制,从而可以得到相互冲突目标间的均衡调度解。通过配置云环境与三种人工合成工作流和两种现实科学工作流的仿真实验测试,结果表明,比较同类单目标算法和多目标启发式算法,算法不仅求解质量更高,而且解的均衡度更好,更加符合现实云的资源使用特征与工作流调度模式。     

Honey bee behavior inspired load balancing of tasks in cloud computing environments

Scheduling of tasks in cloud computing is an NP-hard optimization problem. Load balancing of non-preemptive independent tasks on virtual machines (VMs) is an important aspect of task scheduling in clouds. Whenever certain VMs are overloaded and remaining VMs are under loaded with tasks for processing, the load has to be balanced to achieve optimal machine utilization. In this paper, we propose an algorithm named honey bee behavior inspired load balancing (HBB-LB), which aims to achieve well balanced load across virtual machines for maximizing the throughput. The proposed algorithm also balances the priorities of tasks on the machines in such a way that the amount of waiting time of the tasks in the queue is minimal. We have compared the proposed algorithm with existing load balancing and scheduling algorithms. The experimental results show that the algorithm is effective when compared with existing algorithms. Our approach illustrates that there is a significant improvement in average execution time and reduction in waiting time of tasks on queue.     

基于Kademlia的负载平衡云存储算法

针对采用主从式结构的主流云存储系统可能出现的性能瓶颈和可扩展问题,基于分布式哈希表(DHT)技术的完全分布式云存储系统成为一种新的选择。解决好节点的负载平衡问题,是此类技术获得推广的关键。研究了Kademlia算法应用于云存储系统的负载平衡性能。考虑到算法在异构环境下负载平衡性能有明显下降,改进算法在Kademlia找出的候选存储节点中根据节点的存储能力来分配负载。仿真结果表明,改进后算法的负载平衡性能有非常明显的提高,在系统模拟运行时间足够长(如1500 h以上)时,过载节点平均下降7.0%(轻载)和33.7%(重载);文件保存成功率平均提高27.2%(轻载)和35.1%(重载),而增加的通信开销可接受。     

基于禁忌搜索的流式计算平台负载均衡策略

针对大数据流式计算平台原生的调度机制存在计算负载分配不均衡、资源利用率低的问题,提出异构环境下基于禁忌搜索算法的负载均衡策略,并将其应用于Apache Flink平台。首先,通过构建作业拓扑模型将流式计算作业的拓扑结构抽象为有向无环图（directed acyclic graph,DAG）,并将每个任务槽（task slot）抽象为节点,为计算节点的性能评估奠定基础;其次,通过建立性能评估模型将有向无环图中带性能权值的节点导入性能评估模型,进行归一化处理得到节点性能的优劣;再将评估参数传入禁忌调度算法（tabu search for schedule,TBS）进行作业路径优化,从而得出最优作业路径;最后,使用Flink平台提供的CustomPatitionerWrapper接口将数据分配到最优作业路径包含的节点中,完成计算负载的均衡分配,从而提升Flink平台的整体性能。实验结果表明：通过禁忌调度算法优化后的负载均衡策略与原生的Flink平台相比,平均计算延迟降低了10~20 ms,资源利用率显著提高,平均吞吐量提升约15%,有效证明了负载均衡策略的有效性和优化效果。     

基于分层与容错机制的云计算负载均衡策略

针对混合动态负载均衡算法应用在云计算中,出现的站点信息交换过于频繁导致处理效率低下以及缺乏容错机制等问题,提出了基于分层与容错机制的负载均衡算法。算法融合集中式和分布式的优点,通过组织邻站点,使站点信息交换控制在邻站点范围之内,在任务调度时携带站点实时负载信息以解决频繁广播负载消息导致网络繁忙与服务器效率低下的问题。算法实现云系统负载均衡,减小请求响应时间,引入容错备份机制,以增强系统鲁棒性。实验结果表明,基于分层与容错机制的云计算负载均衡策略在任务分配时间、任务响应时间方面比传统算法提高20%以上,且在稳定性方面所提算法优于传统算法。     

基于蜜蜂采蜜机理的云计算负载均衡策略*

任务调度是云计算研究中的NP难优化问题,负载均衡问题是任务调度的热点研究内容之一。针对云计算环境中任务分配不够合理、用户服务质量低的问题,提出一种模拟蜜蜂采蜜机理的负载均衡策略。该策略模拟蜂群觅食行为,建立负载均衡模型,被迁移的任务作为“侦察蜂”更新虚拟机的负载信息,并采用贝叶斯分类算法对虚拟机负载状态进行分类,将任务从重负载虚拟机迁移至轻负载虚拟机,同时满足目标虚拟机中高优先级任务的数量最少,避免了大量任务被调度到同一性能较优的虚拟机上,能够有效减少任务等待时间。实验结果表明,基于蜜蜂采蜜机理的负载均衡策略,和传统算法相比,减少了任务响应时间、完工时间和迁移次数,同时更好地满足了用户服务质量需求。     

SLA-RALBA: cost-efficient and resource-aware load balancing algorithm for cloud computing

The Journal of Supercomputing - Recently, Service-level agreement (SLA) is deemed to be an integral aspect for on-demand provisioning of scalable resources on Cloud. SLA defines important...     

Layered virtual machine migration algorithm for network resource balancing in cloud computing

Due to the increasing sizes of cloud data centers, the number of virtual machines (VMs) and applications rises quickly. The rapid growth of large scale Internet services results in unbalanced load of network resource. The bandwidth utilization rate of some physical hosts is too high, and this causes network congestion. This paper presents a layered VM migration algorithm (LVMM). At first, the algorithm will divide the cloud data center into several regions according to the bandwidth utilization rate of the hosts. Then we balance the load of network resource of each region by VM migrations, and ultimately achieve the load balance of network resource in the cloud data center. Through simulation experiments in different environments, it is proved that the LVMMalgorithm can effectively balance the load of network resource in cloud computing.     

求解云计算压力测试中并行任务密度的高速算法

针对当前云计算负载压力测试过程中,对所采集数据计算并行任务密度的算法效率较低的问题,基于空间换时间的思路,使用数学分析的方法,提出了一种时间复杂度为O(n lb n),空间复杂度为O(n)的求解并行任务密度的高速算法。实验结果表明,该算法与时间复杂度同为O(n lb n)的OpenSTA算法相比,效率约有6~8倍的提升。该算法对多个相同的并行任务密度能够解得并行时长最长者,可以准确反映负载最重的情况。该算法适合云计算进行负载均衡算法设计时,获取真实参照数据使用。     

云计算环境下的DPSO资源负载均衡算法

负载均衡问题是云计算研究的热点问题之一。运用离散粒子群算法对云计算环境下的负载均衡问题进行研究,根据云计算环境下资源需求动态变化,并且对资源节点服务器的要求较低的特点,把各个资源节点当做网络拓扑结构中的各个节点,建立相应的资源-任务分配模型,运用离散粒子群算法实现资源负载均衡。验证表明,该算法提高了资源利用率和云计算资源的负载均衡。     

云中基于蚁群算法改进的负载均衡策略

针对云计算虚拟化资源中,提高资源利用率、负载均衡度的问题,在蚁群算法的基础上,提出云中节点间负载均衡的改进算法。前向蚂蚁检测节点的类型、记录节点信息,遇到负载节点时留下觅食信息素;后向蚂蚁依据循迹信息素追溯回负载节点,合理分配超载节点任务。所有蚂蚁不再更新自己的结果集,而是致力于更新单个结果集,在搜索过程中依据节点类型动态地修改路径信息素。在Cloudsim平台下进行的仿真实验验证了改进算法的有效性。     

改进粒子群算法在云计算负载均衡中的应用研究

云计算系统采用虚拟化技术可以更加灵活和高效地分配运算资源,便于管理员根据用户任务需求按需分配云计算资源。但虚拟化后的云计算中心存在种类多样、数量庞大的虚拟机资源,难以将虚拟机合理地放置到物理主机集群上并达到较好的负载均衡。为此,给出了云计算中心虚拟机放置到物理主机的负载均衡模型,采用改进后的粒子群算法（PSO）来求解最优解。最后通过和常用虚拟机放置算法的仿真对比实验,验证了所提云计算负载均衡优化算法的有效性。     

Swift云存储环境下基于I/O的负载均衡算法

开源云计算平台Openstack的云存储服务使用普通硬件构建的服务器集群为PB级别数据提供冗余的、高可靠的、可拓展的数据存储。针对集群中一部分节点访问过热而另一部分节点资源利用不充分的情况,对核心模块Swift中最重要的组件Ring中用到的一致性哈希算法进行改进。实验结果表明,该算法能在最大程度兼顾负载均衡的同时提高存储资源的利用率,既考虑了集群中各节点的处理能力,同时也兼顾了当前负载,提高了集群系统的整体性能。     

Dynamic scheduling of tasks in cloud computing applying dragonfly algorithm,biogeography-based optimization algorithm and Mexican hat wavelet

The Journal of Supercomputing - Cloud computing maps tasks to resources in a scalable fashion. The scheduling is an NP-hard problem; thus, the scheduler chooses one solution from among many. This...     

物联网低时延云雾混合网络负载均衡策略

为减少Io T中负载均衡时带来的服务时延,提出一种面向Io T的低时延云雾混合网络架构及其负载均衡策略.构建云雾混合网络,将物联网设备的有限功能要求应用程序合理分配到云和雾计算中;将物联网服务请求的均衡建模成一个优化问题,最小化服务请求的总时延,设计相应的约束条件;利用改进的蝙蝠算法(B A)求解云雾网络负载均衡优化问题,将每个边缘终端分配到距离最近的雾设备上,合理分配云雾计算资源,实现服务总时延最小.基于离散事件仿真器构建仿真模型对所提策略进行实验测试,结果表明相比于其它策略,所提策略的总时延降低了20％ 以上.