基于時間約束條件下的云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于時間約束條件下的云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度方法和裝置，所述方法包括以下步驟，首先，使用構(gòu)建DAG圖的方法來表示關(guān)聯(lián)任務(wù)組中任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；然后，采用將DAG圖分層的思想，將處于同一層中的非關(guān)聯(lián)任務(wù)劃分進同一任務(wù)集合；接著，將硬件資源虛擬化，建立虛擬機集群以提供任務(wù)執(zhí)行的場所；最后，采用基于時間約束的分層調(diào)度方法，將每一層任務(wù)集合中的任務(wù)調(diào)度至最合適的虛擬機中執(zhí)行，以保證任務(wù)按時完成。本發(fā)明采用的技術(shù)方案有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)在調(diào)度過程中出現(xiàn)執(zhí)行延遲的問題，能夠最大化的減少任務(wù)的延遲情況發(fā)生，保證任務(wù)在用戶期望的時間內(nèi)完成，同時實現(xiàn)了虛擬機資源的有效利用。
【專利說明】基于時間約束條件下的云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度方法和裝置，具體涉及一種基于時間約束條件下的云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]云計算技術(shù)是當前國內(nèi)外計算機技術(shù)研究的重點和前沿領(lǐng)域，云計算將動態(tài)可伸縮的虛擬化資源以服務(wù)的方式提供給用戶，能夠有效地降低用戶硬件開銷，并以較低的成本獲取高質(zhì)量的服務(wù)。
[0003]虛擬化技術(shù)的發(fā)展為云計算提供了很好的解決方案，通過將硬件資源虛擬化，形成多個獨立的虛擬機集群，用戶通過申請的方式使用虛擬機，能有效的節(jié)省硬件資源的開銷，提高資源的有效利用并且節(jié)省了管理的成本。云計算任務(wù)調(diào)度的主要作用就是將用戶提交的任務(wù)申請通過一定的方法分配給虛擬機，由虛擬機完成用戶提交的任務(wù)。
[0004]在用戶提交的任務(wù)中，有些任務(wù)并非是單個的獨立任務(wù)，而是具有執(zhí)行次序先后關(guān)系的關(guān)聯(lián)任務(wù)，這些關(guān)聯(lián)任務(wù)在進行任務(wù)調(diào)度的過程中不能同時被分配至虛擬機，需要等待自己的前驅(qū)任務(wù)完成后才能被調(diào)度，在這種關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度的過程中，一旦某個任務(wù)的執(zhí)行出現(xiàn)延遲，就會影響后繼任務(wù)的執(zhí)行，從而影響整個關(guān)聯(lián)任務(wù)組的完成時間。目前現(xiàn)有的關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度方法大多只是從減少任務(wù)之間的通信成本考慮問題，而對于出現(xiàn)任務(wù)延遲的情況并沒有太多的解決方案。
[0005]當用戶提交了一組關(guān)聯(lián)任務(wù)時，如何最大化的減少任務(wù)的延遲情況發(fā)生保證任務(wù)能夠在用戶期望的時間內(nèi)完成，尋找更多的并行任務(wù)調(diào)度至合適的虛擬機以達到資源的有效利用成為本發(fā)明所要解決的首要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決關(guān)聯(lián)任務(wù)在調(diào)度過程中出現(xiàn)任務(wù)延遲的情況下，在任務(wù)調(diào)度過程中，由于各個任務(wù)是在執(zhí)行次序上相互關(guān)聯(lián)的，即所有的任務(wù)都有前驅(qū)或者后繼任務(wù)，當某個任務(wù)在執(zhí)行過程中出現(xiàn)延遲時，后繼任務(wù)的執(zhí)行必定受到影響。如何最大化消除這種影響并使虛擬機資源得到有效利用是本發(fā)明所要解決的重要問題。
[0007]技術(shù)方案:一種基于時間約束條件下的云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度方法，包括以下步驟:
[0008](I)將關(guān)聯(lián)任務(wù)組中的所有任務(wù)按照其執(zhí)行的先后次序建立DAG圖(無回路有向圖)；
[0009](2)根據(jù)所述步驟(I)中構(gòu)建完成的DAG圖將所有任務(wù)按層次劃分為不同的任務(wù)集，為每層任務(wù)集限定時間約束；
[0010](3)將硬件資源虛擬化，構(gòu)建虛擬機集群；
[0011](4)根據(jù)每層任務(wù)集的時間約束情況將任務(wù)調(diào)度至虛擬機集群中相應(yīng)的虛擬機。
[0012]在本發(fā)明所述的關(guān)聯(lián)任務(wù)中，任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)性體現(xiàn)在任務(wù)的執(zhí)行次序上，即各個任務(wù)都有其前驅(qū)或者后繼任務(wù)，只有當每個任務(wù)的直接前驅(qū)任務(wù)完成時，其后繼任務(wù)才能開始執(zhí)行。所述步驟(1)中建立DAG圖的具體過程為:
[0013](1.1)定義G= {T, A,C}為描述關(guān)聯(lián)任務(wù)組的三元組，其中，T為關(guān)聯(lián)任務(wù)圖中所有的任務(wù)集合，A為任務(wù)之間的執(zhí)行次序的集合，C為任務(wù)之間通信開銷的集合(每個任務(wù)在執(zhí)行之前所需的數(shù)據(jù)是已知的，通信開銷指任務(wù)之間的數(shù)據(jù)傳輸量與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的比值)，當兩個具有直接關(guān)聯(lián)關(guān)系的任務(wù)被分配至同一虛擬機上執(zhí)行時，任務(wù)之間不需要進行數(shù)據(jù)傳輸，因此其通信開銷為0，當兩個具有直接關(guān)聯(lián)關(guān)系的任務(wù)被分配至不同的虛擬機執(zhí)行時其通信開銷可由下式計算:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種基于時間約束條件下的云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將關(guān)聯(lián)任務(wù)組中的所有任務(wù)按照其執(zhí)行的先后次序建立DAG圖； (2)根據(jù)步驟(1)中構(gòu)建完成的DAG圖將所有任務(wù)按層次劃分為不同的任務(wù)集，為每層任務(wù)集限定時間約束； (3)將硬件資源虛擬化，構(gòu)建虛擬機集群； (4)根據(jù)每層任務(wù)集的時間約束情況將任務(wù)調(diào)度至虛擬機集群中合適的虛擬機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時間約束條件下的云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟(1)的具體步驟為: (1.1)定義G= {T, A,C}為描述關(guān)聯(lián)任務(wù)組的三元組，其中，T為關(guān)聯(lián)任務(wù)組中所有的任務(wù)集合，A為任務(wù)之間的執(zhí)行次序的集合，C為任務(wù)之間通信開銷的集合； (1.2)根據(jù)集合Λ中任務(wù)之間的執(zhí)行次序得出關(guān)聯(lián)任務(wù)組的DAG圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時間約束條件下的云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟(2)的具體步驟為: (2.1)按照從入口任務(wù)至出口任務(wù)的順序?qū)⑺鯠AG圖分層； (2.2)將所述DAG圖中的任務(wù)按照其對應(yīng)的層次劃分至相應(yīng)層的任務(wù)集合中； (2.3)將用戶期望的關(guān)聯(lián)任務(wù)組完成時間作為關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度的總的時間約束，根據(jù)公式計算出每層任務(wù)集合的時間約束。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于時間約束條件下的云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度方法，其特征在于， 所述步驟(2.3)中計算每層任務(wù)集合的時間約束的公式為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時間約束條件下的云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟(3)的具體步驟為: (3.1)將物理資源，包括CPU資源、網(wǎng)絡(luò)資源、內(nèi)存資源和存儲資源，虛擬化并構(gòu)建多臺虛擬機； (3.2)在虛擬機中部署用戶任務(wù)執(zhí)行所需要的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序以及任務(wù)執(zhí)行所需的數(shù)據(jù)； (3.3)將構(gòu)建好的虛擬機加入虛擬機集群中等待任務(wù)被調(diào)度執(zhí)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時間約束條件下的云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟(4)中的任務(wù)調(diào)度的流程為: (4.1)根據(jù)所述步驟(2)中已劃分好任務(wù)集的關(guān)聯(lián)任務(wù)組按層次接收一層任務(wù)集，將任務(wù)集中的任務(wù)分配至虛擬機集群中不同的空閑虛擬機，轉(zhuǎn)至步驟(4.2)； (4.2)判斷所接收任務(wù)集中的任務(wù)是否全部執(zhí)行完畢，若沒有完成則繼續(xù)等待任務(wù)執(zhí)行完畢，否則轉(zhuǎn)至步驟(4.3)；(4.3)計算所接收任務(wù)集中的所有任務(wù)的總完成時間，判斷是否小于該層任務(wù)的約束時間，若實際的總完成時間小于約束時間，則轉(zhuǎn)至步驟(4.1)，否則轉(zhuǎn)至步驟(4.4)； (4.4)將下一層任務(wù)集中的任務(wù)分配至與其前驅(qū)任務(wù)相同的虛擬機中，轉(zhuǎn)至步驟(4.2)。
7.一種基于時間約束條件下的云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度裝置，其特征在于，包括任務(wù)圖構(gòu)建單元(101)、任務(wù)分層單元(102)、虛擬機管理單元(103)和任務(wù)調(diào)度單元(104)； 所述任務(wù)圖構(gòu)建單元(101)用于接收關(guān)聯(lián)任務(wù)組，并將所有任務(wù)按照任務(wù)執(zhí)行的先后次序建立DAG圖； 所述任務(wù)分層單元(102)與任務(wù)圖構(gòu)建單元(101)相連,包括任務(wù)集劃分單元(1021)和時間約束計算單元(1022)，所述任務(wù)集劃分單元(1021)用于根據(jù)所述任務(wù)構(gòu)建單元(101)構(gòu)建完成的DAG圖將任務(wù)按照層次劃分為不同的任務(wù)集，所述時間約束計算單元(1022)將關(guān)聯(lián)任務(wù)組的時間約束分配到具體各層的時間約束； 所述虛擬機管理單元(103)用于管理虛擬機集群，能夠監(jiān)控虛擬機上任務(wù)的執(zhí)行情況； 所述任務(wù)調(diào)度單元(104)分別與任務(wù)分層單元(102)和虛擬機管理單元(103)相連，用于將任務(wù)分層單元(102)中的按層分好的任務(wù)集按照時間約束情況分配至虛擬機管理單元(103)管理的合適的虛擬機。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所 述的基于時間約束條件下的云計算關(guān)聯(lián)任務(wù)調(diào)度裝置，其特征在于， 所述任務(wù)調(diào)度單元(104)包括任務(wù)集接收單元(1041)、任務(wù)集分配單元(1042)、任務(wù)集執(zhí)行監(jiān)控單元(1043)和任務(wù)集時間計算單元(1044)； 所述任務(wù)集接收單元(1041)從所述任務(wù)分層單元(102)接收待執(zhí)行任務(wù)集和任務(wù)集的時間約束； 所述任務(wù)集分配單元(1042)將任務(wù)集中的任務(wù)分配至虛擬機中執(zhí)行，所述任務(wù)集執(zhí)行監(jiān)控單元(1043)監(jiān)控任務(wù)執(zhí)行情況，所述任務(wù)集時間計算單元(1044)計算任務(wù)集中所有任務(wù)完成開銷的時間并與任務(wù)集的約束時間進行比較，所述任務(wù)集分配單元(1042)根據(jù)比較結(jié)果確定下一層任務(wù)集的分配情況。
【文檔編號】G06F9/48GK104021040SQ201410245649
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】毛鶯池, 陳曦, 平萍, 朱瀝瀝, 接青, 閔偉 申請人:河海大學