基于遗传算法的云计算任务调度算法研究

【摘要】云计算是一种新型的商业计算模型,它通过网络进行连接,能够获得各种应用、数据和IT服务。云计算的核心,是根据用户的需求,对云环境中的资源和用户提交的任务进行统一的调度和管理,而用户只需要按需付费。因而在云服务中,如何满足不同用户对服务质量(QoS)的不同需求,是云计算调度必须要考虑的重要问题。遗传算法是一种进化算法,它借鉴生物界的进化思想和自然界中“优胜劣汰”的自然选择机制,是一种全局优化搜索算法。遗传算法由于其本身所具备的并行性和全局解空间搜索的特点,被引入到了大规模集群系统的资源调度中。本文以用户对服务质量的需求为出发点,通过权重向量的设置,综合考虑不同用户对作业完成时间、带宽、可靠性和费用等4个因素的不同需求,设计基于用户满意度的适应度函数,以保证服务质量。针对遗传算法存在的“早熟”问题,本文采用模拟退火算法对其进行优化。模拟退火算法借鉴物理上固体退火的机理,具有能够跳出局部最优解的特性,是一种全局最优算法。然而,它存在对整个搜索空间的情况了解不多的缺点。将遗传算法和模拟退火算法结合起来,能够充分发挥两者的优势,弥补二者的不足,提高算法性能。本文在遗传算法产生新个体的过程中引入模拟退火算子,根据模拟退火算法中的Metropolis准则来决定是否接受遗传算法产生的新个体,在保证种群多样性的同时,也使种群能够逐步进化。本文还介绍了云仿真工具CloudSim,并配置了实验环境。在CloudSim仿真平台上,对本文所设计的遗传算法和模拟退火算法优化后的遗传算法进行了仿真实验。通过与基本遗传算法进行实验比较,表明本文设计的遗传算法能够更好地满足不同用户对云服务质量的不同需求。通过对优化前后两种遗传算法以及CloudSim自带的随机分配算法RA和轮询算法RR之间的实验结果对比,表明采用模拟退火算子对算法进行优化后,算法性能有所改善。
【作者】黄璐；
【导师】陈海山；
【作者基本信息】厦门大学，计算机软件与理论，2014，硕士
【关键词】云计算；任务调度；QOS；遗传算法；模拟退火；

【参考文献】
[1]乔寓然.基于拓扑排序和弹性信用的片上网络死锁恢复技术研究[D].国防科学技术大学,计算机科学与技术,2012,硕士.
[2]崔波.中国特色政党制度社会整合功能研究[D].中共广东省委党校,中共党史,2013,硕士.
[3]陈红江.论考生道德及其建设[D].湖北大学,伦理学,2012,硕士.
[4]吴心虹.肾性贫血患者NGAL与铁代谢的关系及其与中医证型相关性研究[D].福建中医药大学,中西医结合临床（专业学位）,2014,硕士.
[5]刘巧玲.中西自然类纪录片创作与文化差异研究[D].华中农业大学,传播学,2014,硕士.
[6]郭昊.考虑退货的选址—库存—路径问题集成优化模型与算法研究[D].华中师范大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[7]冯冰.乡土地理课程资源开发利用研究[D].河北师范大学,学科教学,2014,硕士.
[8]崔华丽.基于粗神经网络的数据挖掘方法及其应用[D].西安建筑科技大学,2004.
[9]赵明敏.基于需求分析的理工科院校英语专业的课程设置研究[D].大连理工大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[10]赵荣珍,张优云.基于Roughset知识获取的故障数据表聚类离散化方法研究[J].机械工程学报,2005,01:145-150.
[11]刘卫.预加固对软弱围岩隧道掌子面稳定性的影响研究[D].北京交通大学,2013.
[12]梅士龙.黑潮海温异常的机制及其对我国降水影响的研究[D].南京气象学院,气象学,2004,硕士.
[13]刘晓燕,单晓红.数据挖掘在竞争情报系统中的应用[J].管理学报,2005,S2:129-130+210.
[14]常大地.论青少年犯罪行为人的思想改造[D].吉林大学,思想政治教育,2014,硕士.
[15]伍清辉.诗意安居：居住区公共艺术整体设计[D].南京艺术学院,2004,硕士.
[16]彭文静.民办博物馆发展政策研究[D].复旦大学,考古学及博物馆学,2012,硕士.
[17]徐晶雪.一种历史的视角：英国慈善事业的现代化转型[D].曲阜师范大学,世界史,2013,硕士.
[18]陈亚楠.汉维双语者维吾尔语的语义记忆表征和通达模型实验研究[D].新疆师范大学,发展与教育心理学,2013,硕士.
[19]杜青.复杂基质样品前处理技术及分离分析方法研究[D].华东理工大学,2013.
[20]徐菁.学校医院信息管理系统的设计与实现[D].山东师范大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[21]郑征,冯志立,曹敏,刘宏茂,刘伦辉.西双版纳原始热带湿性季节雨林生物量及净初级生产[J].植物生态学报,2000,02:197-203.
[22]崔怀垒.非齐次扩散方程允许的势对称及其群不变解[D].西北大学,基础数学,2013,硕士.
[23]张瑞宁.以“特色”求“深入”:地方媒体“走转改”长效化的思考[J].中国记者,2014,05:94-95.
[24]方鄂.云内动力融资战略研究[D].云南财经大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[25]陈云峰.基于J2EE的在线公务员考试辅导系统设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[26]徐进婕.云存储文件混沌加密系统的设计与实现[D].杭州电子科技大学,电路与系统,2014,硕士.
[27]许辉姜.针对海外学生的《孟子》伦理思想教学设计[D].厦门大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[28]张新彩.宫颈癌患者婚姻质量及其与社会支持、应对方式的相关性研究[D].山东大学,护理学,2013,硕士.
[29]胡益斌.可扩展、周期精确、快速多核模拟器研究[D].复旦大学,计算机软件与理论,2012,硕士.
[30]李宏.创意自我效能感、组织支持对团队创造力的影响[D].山东师范大学,发展与教育心理学,2013,硕士.
[31]胡波.LK机械制造企业供应链融资模式研究[D].电子科技大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[32]文森.电子取证技术在毒品犯罪案件中的应用研究[D].兰州理工大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[33]张鹏飞.地基GPS探测水汽理论与技术研究[D].长安大学,大地测量学与测量工程,2013,硕士.
[34]余送辉.柑桔地方良种华容皱皮柑的初步研究[D].湖南农业大学,种植,2003,硕士.
[35]李敏.秃疮花中异喹啉类生物碱的分离与分析方法研究[D].兰州理工大学,化学工艺,2013,硕士.
[36]马标.薄片电容式间隙测量技术研究[D].哈尔滨工业大学,仪器科学与技术,2013,硕士.
[37]任亚婷.基于仿生嗅觉的杏仁饼变质鉴别方法的研究[D].广东工业大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[38]杨锋.特长隧道内非充分照明环境对驾驶员的生理影响研究[D].内蒙古农业大学,森林工程,2014,博士.
[39]林锥,王立德,周洁琼,臧悦.电力噪声作用下光伏电站监控系统可靠性研究[J].电子测量与仪器学报,2013,12:1170-1176.
[40]杨森.核壳结构金属纳米粒子组装体系的制备及其在SERS光谱中的应用[D].上海师范大学,2013.
[41]张紫鹏.金融安全目标约束下我国宏观经济政策协调研究[D].山东财经大学,金融学,2013,硕士.
[42]孟伟琴,陈钟英,陈秀娣,吴陈艳,沈琰,任培土,何飞燕.胆道镜定向微爆破碎石术在胆道嵌顿性结石中的应用及护理[J].全科医学临床与教育,2014,02:235-236.
[43]张华.侦查价值视野下侦查策略的正当性研究[D].甘肃政法学院,诉讼法学,2012,硕士.
[44]陈炜.上海泰利外轮理货公司市场营销策略[D].上海外国语大学,工商管理,2012,硕士.
[45]袁野,程林,孙元章,肖峰,张剑云.基于系统留数矩阵的广域PSS设计[J].电力系统自动化,2007,24:1-6.
[46]蔡晓嘉.低千伏管电压低浓度造影剂肺动脉造影联合迭代重建对肺拴塞检测能力的探讨[D].河北医科大学,影像医学与核医学（专业学位）,2014,硕士.
[47]李汝虎.ZnO的表面吸附和掺杂[D].西南交通大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[48]李莉莉.大变形的链式算法及其在柔顺机构分析中的应用[D].西安电子科技大学,机械电子工程,2012,硕士.
[49]刘玉娟.和谐理念下的高校思想政治教育机制研究[D].长安大学,思想政治教育,2013,硕士.
[50]袁爽.纳米复合材料修饰电极的电化学/光电化学传感器的制备及在典型污染物检测中的应用[D].华中师范大学,2013.