專利名稱：：一種多QoS的網(wǎng)格資源調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及網(wǎng)格計(jì)算中的資源調(diào)度技術(shù)，特別是涉及一種多QoS的網(wǎng)格資源調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
：網(wǎng)格計(jì)算是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而迅速發(fā)展起來的，專門針對(duì)復(fù)雜科學(xué)計(jì)算的新型計(jì)算模式，把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)整合成一臺(tái)巨大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源、專家資源的全面共享。網(wǎng)格計(jì)算資源在現(xiàn)代社會(huì)成為解決大型工業(yè)科學(xué)計(jì)算的趨勢。然而網(wǎng)格計(jì)算資源的分散性，決定基于跨節(jié)點(diǎn)通信的分布計(jì)算的代價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于局域網(wǎng)中的分布式計(jì)算，頻繁的通信造成相當(dāng)大的延時(shí)開銷。提高并行性是減小通信開銷的重要手段。由于地理位置上分散的網(wǎng)絡(luò)資源的執(zhí)行速度和開銷不同，調(diào)度時(shí)還要考慮用戶對(duì)調(diào)度任務(wù)的時(shí)間和開銷等方面的需求。由于網(wǎng)格資源的分散性，資源種類的差異，資源被不同個(gè)人和組織所擁有，資源的運(yùn)行開銷的差異，任務(wù)性質(zhì)的差異等等因素，資源調(diào)度是很復(fù)雜的一個(gè)過程。大多數(shù)現(xiàn)有的網(wǎng)格資源管理和調(diào)度系統(tǒng)采取的調(diào)度策略僅以提高系統(tǒng)的吞吐量和利用率以及在最早時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)為目標(biāo)，并未將資源訪問成本和用戶對(duì)時(shí)間、開銷的要求考慮在內(nèi)，沒有很好地考慮用戶的需求。不同應(yīng)用的背景下用戶的需求相差甚遠(yuǎn)。由于任務(wù)的輕重緩急不同，有些用戶要求在費(fèi)用不超過Budget的前提下，任務(wù)越早完成越好。有些要求運(yùn)行時(shí)間不超Deadline前提下，花費(fèi)越少越好。還有的用戶要求兩者兼顧。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種多QoS的網(wǎng)格資源調(diào)度方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種多QoS的網(wǎng)格資源調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟(1)記錄網(wǎng)格用戶提交的不同任務(wù)的不同的需求參數(shù)；(2)為每個(gè)任務(wù)調(diào)度網(wǎng)格資源時(shí)，根據(jù)該任務(wù)相應(yīng)的需求參數(shù)，計(jì)算各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值，確定用戶時(shí)間-開銷折合值最小的資源；(3)上述的最小資源與用戶的需求參數(shù)進(jìn)行比較，判斷該資源是否滿足用戶的需求，若是，執(zhí)行步驟(4)，若否，則調(diào)度失??；(4)將該資源分配給用戶。所述的需求參數(shù)包括時(shí)間限制值、開銷限制值、時(shí)間權(quán)重值、開銷權(quán)重值。所述的計(jì)算各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值通過函數(shù)F(Vi，Ci山h(Lj/V》x(a+3xd)G(Vi,Ci，Ti，Lj)=F(Vi,Ci，Lj)+axT!+3xC福來完成；其中K=i<n;Ri為系統(tǒng)資源，其每一單位時(shí)間運(yùn)行的行數(shù)和每秒執(zhí)行代碼的開銷分別用Vi和Ci表示;Aj為任務(wù)，Lj為Aj的任務(wù)行數(shù)，把任務(wù)Aj調(diào)度到資源Ri執(zhí)行，則時(shí)間開銷氣j/Vi，執(zhí)行代碼花費(fèi)=(Lj/Vi)xCi;a為時(shí)間權(quán)重值，P為開銷權(quán)重值，a+6=1;F(Vi，Ci山)為任務(wù)Aj調(diào)度到資源Ri上執(zhí)行的成本函數(shù)；Ti為資源R,執(zhí)行任務(wù)的總時(shí)間；Ct—為任務(wù)執(zhí)行的總開銷，G(Vi，d,Ti，Lj)即為各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值。所述的各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值在調(diào)度初始時(shí)，調(diào)度F(Vi,Ci,Lj)值最小的網(wǎng)格資源Rk，本次調(diào)度結(jié)束后修改該資源的運(yùn)行時(shí)間為L/Vk。所述的各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值在進(jìn)行第j次調(diào)度時(shí)，調(diào)度G(Vi，Ci，Ti，Lj)值最小的網(wǎng)格資源Rp，本次調(diào)度結(jié)束后修改該資源的運(yùn)行時(shí)間為Tp+Lj/VP。所述的各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值在進(jìn)行第n次調(diào)度時(shí)，調(diào)度G(Vi,Ci,T,U值最小的網(wǎng)格資源。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠在滿足用戶QoS的同時(shí)，能夠以最小的調(diào)度資源完成任務(wù)，最大化地實(shí)現(xiàn)用戶的滿意度。5圖1為本發(fā)明的流程圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的運(yùn)行時(shí)間和開銷示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖12所示，一種多QoS的網(wǎng)格資源調(diào)度方法，包括以下步驟(1)記錄網(wǎng)格用戶提交的不同任務(wù)的不同的需求參數(shù)；(2)為每個(gè)任務(wù)調(diào)度網(wǎng)格資源時(shí)，根據(jù)該任務(wù)相應(yīng)的需求參數(shù)，計(jì)算各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值，確定用戶時(shí)間-開銷折合值最小的資源；(3)上述的最小資源與用戶的需求參數(shù)進(jìn)行比較，判斷該資源是否滿足用戶的需求，若是，執(zhí)行步驟(4)，若否，則調(diào)度失?。?4)將該資源分配給用戶。所述的需求參數(shù)包括時(shí)間限制值、開銷限制值、時(shí)間權(quán)重值、開銷權(quán)重值。所述的計(jì)算各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值通過函數(shù)F(Vi，Ci,Lj^(Lj/Vi)x(a+pxC》G(Vi,Ci,Ti,Lj)=F(Vi，Ci，Lj)+axTi+PxCt。tal來完成；其中l(wèi)〈=i<n;R,為系統(tǒng)資源，其每一單位時(shí)間運(yùn)行的行數(shù)和每秒執(zhí)行代碼的開銷分別用Vi和Ci表示;Aj為任務(wù)，Lj為Aj的任務(wù)行數(shù)，把任務(wù)Aj調(diào)度到資源Ri執(zhí)行，則時(shí)間開銷氣,/Vi,執(zhí)行代碼花費(fèi)=(Lj/Vi)xCi;a為時(shí)間權(quán)重值，5為開銷權(quán)重值，F(xiàn)(Vi,d山)為任務(wù)Aj調(diào)度到資源Ri上執(zhí)行的成本函數(shù)；Ti為資源Ri執(zhí)行任務(wù)的總時(shí)間；Ct一為任務(wù)執(zhí)行的總開銷，G(Vi,Ci,Ti,Lj)即為各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值；所述的各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值在調(diào)度初始時(shí)，調(diào)度F(Vi，Ci,Lj)值最小的網(wǎng)格資源Rk，本次調(diào)度結(jié)束后修改該資源的運(yùn)行時(shí)間為lVVk;所述的各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值在進(jìn)行第j次調(diào)度時(shí)，調(diào)度G(Vi，Ci,Ti，Lj)值最小的網(wǎng)格資源Rp，本次調(diào)度結(jié)束后修改該資源的運(yùn)行時(shí)間為Tp+Lj/Vp;所述的各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值在進(jìn)行第n次調(diào)度時(shí)，調(diào)度G(Vi，Ci,Ti.L》值最小的網(wǎng)格資源。本發(fā)明以貪婪算法為基礎(chǔ)，使其經(jīng)過一個(gè)預(yù)處理后，以調(diào)度驅(qū)動(dòng)函數(shù)為貪婪準(zhǔn)則，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)該任務(wù)需求下的最經(jīng)濟(jì)的調(diào)度策略進(jìn)行調(diào)度。貪婪算法(greedyalgorithm)即采用逐步構(gòu)造最優(yōu)解的方法。在每個(gè)階段，都做出一個(gè)看上去最優(yōu)的決策(在一定的標(biāo)準(zhǔn)下)。決策一旦做出，就不可再更改。做出貪婪決策的依據(jù)稱為貪婪準(zhǔn)則(greedycriterion)。調(diào)度成本函數(shù)用戶提交任務(wù)時(shí)設(shè)置完成該任務(wù)所能接受的時(shí)間限制和開銷限制，分別用參數(shù)Deadline和Budget表示。系統(tǒng)資源Ri每一單位時(shí)間運(yùn)行的行數(shù)(以MI為單位)和每秒執(zhí)行代碼的開銷分別用參數(shù)Vi和Ci表示。假設(shè)任務(wù)Aj的行數(shù)為Lj，把任務(wù)Aj調(diào)度到資源Ri執(zhí)行，則時(shí)間開銷氣,/Vi，執(zhí)行代碼花費(fèi)=(Lj/Vi)xC"對(duì)不同的應(yīng)用程序，用戶對(duì)時(shí)間和開銷的要求是不一樣的(1)有些用戶要求在費(fèi)用不超過Budget的前提下，任務(wù)越早完成越好。(2)有些要求運(yùn)行時(shí)間不超Deadline前提下，花費(fèi)越少越好。(3)還有的用戶要求兩者兼顧。所以為了更好得滿足用戶的需求，還得設(shè)置兩個(gè)參數(shù)"e作為用戶賦給完成任務(wù)所需時(shí)間和花費(fèi)的權(quán)重，且滿足a+e-l。例如，對(duì)上述(1):。=1，P=0;對(duì)上述(2):a=0,3=1;X寸上述(3):0<a、Ml且滿足a+阿。上述帶權(quán)重的總開銷=(Lj/Vi)x(a+exCi)。任務(wù)Aj調(diào)度到資源Ri執(zhí)行的總開銷F(Vi,Ci,Lj):(Lj/Vi)x"+PxCi)。我們稱F(Vi,Ci,Lj)為任務(wù)Aj調(diào)度到資源Ri上執(zhí)行的成本函數(shù)。調(diào)度驅(qū)動(dòng)函數(shù)假設(shè)某一時(shí)刻網(wǎng)格用戶向系統(tǒng)提交了n個(gè)任務(wù)，現(xiàn)將任務(wù)按照長度遞減排序得到任務(wù)列表A:A:AiA2......AnL:LiL2......Ln系統(tǒng)中有m個(gè)可用資源列表R:RiR2......RmV:ViV2......VmC:CiC2......Cm資源Ri執(zhí)行任務(wù)的總時(shí)間用Ti表示，任務(wù)執(zhí)行的總開銷用Ct—表示。令&^工，1\山)^0^工山)+axTi+exCt。tal，其中l(wèi)<=i<n。則當(dāng)任務(wù)Aj調(diào)度到資源上執(zhí)行后，G(Vi，Ci,Ti，Lj)=F(Vi，Ci,Lj)+axTi+exC^，其中F(Vi，G，L》為第j次的調(diào)度開銷，axTi為j-l次調(diào)度后資源i的總運(yùn)行時(shí)間的折合開銷，則G(Vi，Ci，Ti,Lj)為前j次的調(diào)度后資源i的總運(yùn)行時(shí)間的折合開銷。網(wǎng)格資源調(diào)度每次選擇調(diào)度時(shí)，査找G(Vi，Ci，Ti,Lj)值最小的資源進(jìn)行調(diào)度，并修改相應(yīng)資源的運(yùn)行時(shí)間L。提交任務(wù)時(shí)初始時(shí)Ti:0，其中l(wèi)<=i<=n，G(Vi,Ci,Ti,L1)=F(Vi，Ci，L1)+axTi+PxCt。tal=F(Vi,Ci,L,)，函數(shù)G(Vi，Ci,Ti山)的值最小，即F(Vi，Ci山)的值最小。把A,調(diào)度給F(Vi，Ci山)值最小的資源執(zhí)行。比較調(diào)度的時(shí)間和花費(fèi)是否超出了用戶可以承受的Deadline和Budget。如果不超出，則分配；否則調(diào)度失敗。若成功調(diào)度，假設(shè)該資源為Rk，則本次調(diào)度結(jié)束后，TV4VVk。在進(jìn)行第j次調(diào)度時(shí)，其中1〈j〈n，00^工，1\,山)^^,(:"1^+axTi+0xCt。tal，把Aj調(diào)度給G(、Ci,Ti,Lj)值最小的資源執(zhí)行。比較調(diào)度的時(shí)間和花費(fèi)是否超出了用戶可以承受的Deadline和Budget。如果不超出，則分配；否則調(diào)度失敗。若成功調(diào)度，假設(shè)該資源為Rp，則本次調(diào)度結(jié)束后，TP=TP+L」/VP。在進(jìn)行第n次調(diào)度時(shí)，G(Vi，Ci，Ti,Ln)=F(Vi,Ci，L)+。xT\+PxCt。tal，把^調(diào)度給G(Vi，Ci，Ti.L)值最小的資源執(zhí)行。比較調(diào)度的時(shí)間和花費(fèi)是否超出了用戶可以承受的Deadline和Budget。如果不超出，則分配；否則調(diào)度失敗。優(yōu)越性證明采用本方法進(jìn)行調(diào)度比任何其他方法獲得的調(diào)度驅(qū)動(dòng)函數(shù)值最小，即用戶的時(shí)間-開銷折合值最小，最好地滿足用戶對(duì)時(shí)間和開銷的要求。證明假設(shè)采用本方法的調(diào)度為D，采用其他方法的調(diào)度為B，n個(gè)任務(wù)按長度從大到小百列為"U…L。；m個(gè)資源按運(yùn)行速度排列R"R2,T。和&一為調(diào)度D下的運(yùn)行總時(shí)間和總開銷，初始時(shí)為0;TB和Cft^為調(diào)度B下的運(yùn)行總時(shí)間和總開銷，初始時(shí)為o?，F(xiàn)采用第二數(shù)學(xué)歸納法來證明解D是比B較優(yōu)的一個(gè)解當(dāng)進(jìn)行第一次調(diào)度時(shí)，根據(jù)本調(diào)度算法，D每次調(diào)度選取一個(gè)G函數(shù)值最小的8資、源，戶萬以<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>艮卩<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>，進(jìn)《亍第一次調(diào)度后D是比B較優(yōu)的一個(gè)解；假設(shè)當(dāng)進(jìn)行完第k-1次調(diào)度后，D是比B較優(yōu)的一個(gè)解，即滿足<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(3)則進(jìn)行第k次調(diào)度，若第k次調(diào)度完后<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>現(xiàn)用反正法證明不可能若第k次調(diào)度后，D把Ak調(diào)度給資源RDp執(zhí)行，B把Ak調(diào)度給資源R執(zhí)行，由<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>可知<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>若D選擇其它資源R。i進(jìn)行調(diào)度，貝l<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>因?yàn)镈選擇RDp調(diào)度是在D方案下的最優(yōu)解，其他解都比它開銷大，即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>而又由<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>，可知在D的調(diào)度方案中不同資源的執(zhí)行時(shí)間相對(duì)B比較平均，D的并行性比較好。且被調(diào)度的任務(wù)按照代碼長度遞減的順序依次被調(diào)度，所以若存在q使得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>必定存在j使得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>成立。把Ak調(diào)度給資源R執(zhí)行，調(diào)度完成后有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>這與(2)矛盾。綜上，由數(shù)學(xué)歸納法得，利用推廣的貪婪算法得到的調(diào)度方法D優(yōu)于任意不同于A的可行調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)了約定條件下的資源調(diào)度的最優(yōu)化。實(shí)施例假設(shè)一個(gè)網(wǎng)格用戶有8個(gè)任務(wù)要執(zhí)行，長度分別為8000，7000，6000，5000，4000，3000，2000，1000，單位為MI，用戶設(shè)置的Deadline和Budget均為1000，系統(tǒng)此時(shí)有3個(gè)可用資源RnR"R"執(zhí)行速度分別為300MIPS，500MIPS，800MIPS,開銷分別為3.0，5.0，8.0(單位cents/sec)。當(dāng)時(shí)間權(quán)重timeWeight^，開銷權(quán)重costWeight=0時(shí)，調(diào)度過程如下表所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>8個(gè)任務(wù)分別被分配到資源R。，R!，R2，R。,仏，R。，R2，仏上執(zhí)行，總運(yùn)行時(shí)間為183.76sec，總開銷為256cents,調(diào)度驅(qū)動(dòng)函數(shù)值為183.76。timeWeight依次設(shè)為0.1，0.2，0.3，0.4，0.5,0.6，0.7，0.8，0.9，l時(shí)，運(yùn)行時(shí)間和開銷如圖2所示，從圖中可知，timeWeight逐漸變大，總運(yùn)行時(shí)間有變小的趨勢，costWeight逐漸變小，總開銷有變大的趨勢。該算法能夠根據(jù)用戶對(duì)時(shí)間和開銷要求的不同作出不同的調(diào)度策略，且該調(diào)度策略能夠較好地滿足客戶需求。權(quán)利要求1.一種多QoS的網(wǎng)格資源調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟(1)記錄網(wǎng)格用戶提交的不同任務(wù)的不同的需求參數(shù)；(2)為每個(gè)任務(wù)調(diào)度網(wǎng)格資源時(shí)，根據(jù)該任務(wù)相應(yīng)的需求參數(shù)，計(jì)算各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值，確定用戶時(shí)間-開銷折合值最小的資源；(3)上述的最小資源與用戶的需求參數(shù)進(jìn)行比較，判斷該資源是否滿足用戶的需求，若是，執(zhí)行步驟(4)，若否，則調(diào)度失敗；(4)將該資源分配給用戶。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種多QoS的網(wǎng)格資源調(diào)度方法，其特征在于，所述的需求參數(shù)包括時(shí)間限制值、開銷限制值、時(shí)間權(quán)重值、開銷權(quán)重值。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多QoS的網(wǎng)格資源調(diào)度方法，其特征在于，所述的計(jì)算各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值通過函數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>來完成；其中K=i〈n;R,為系統(tǒng)資源，其每一單位時(shí)間運(yùn)行的行數(shù)和每秒執(zhí)行代碼的開銷分別用Vi和Ci表示;Aj為任務(wù)，Lj為Aj的任務(wù)行數(shù)，把任務(wù)Aj調(diào)度到資源Ri執(zhí)行，則時(shí)間開銷氣j/Vi，執(zhí)行代碼花費(fèi)=(Lj/Vi)xCi;a為時(shí)間權(quán)重值，e為開銷權(quán)重值，a+P-l;F(V,，Ci,Lj)為任務(wù)Aj調(diào)度到資源Ri上執(zhí)行的成本函數(shù)；Ti為資源Ri執(zhí)行任務(wù)的總時(shí)間；Ct—為任務(wù)執(zhí)行的總開銷，G(Vi，Ci，Ti,Lj)即為各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多QoS的網(wǎng)格資源調(diào)度方法，其特征在于，所述的各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值在調(diào)度初始時(shí)，調(diào)度F(Vi，Ci,Lj)值最小的網(wǎng)格資源Rk，本次調(diào)度結(jié)束后修改該資源的運(yùn)行時(shí)間為L/Vk。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多QoS的網(wǎng)格資源調(diào)度方法，其特征在于，所述的各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值在進(jìn)行第j次調(diào)度時(shí)，調(diào)度G(Vi,Ci，L,L》值最小的網(wǎng)格資源Rp，本次調(diào)度結(jié)束后修改該資源的運(yùn)行時(shí)間為Tp+Lj/VP。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多QoS的網(wǎng)格資源調(diào)度方法，其特征在于，所述的各資源的用戶時(shí)間-開銷折合值在進(jìn)行第n次調(diào)度時(shí)，調(diào)度G(V,，Ci,T,U值最小的網(wǎng)格資源。全文摘要本發(fā)明針對(duì)網(wǎng)格計(jì)算中資源調(diào)度問題，提出一種多QoS的網(wǎng)格資源調(diào)度方法，每次調(diào)度時(shí)選擇最經(jīng)濟(jì)的資源進(jìn)行調(diào)度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠在滿足用戶QoS的同時(shí)，能夠以最小的調(diào)度驅(qū)動(dòng)函數(shù)值完成任務(wù)，最大化地實(shí)現(xiàn)用戶的滿意度。文檔編號(hào)H04L29/08GK101582831SQ20081003756公開日2009年11月18日申請(qǐng)日期2008年5月16日優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日發(fā)明者胡文心,蔡建華,駿鄭申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)