多個(gè)云環(huán)境下大數(shù)據(jù)工作流性能優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，融合多個(gè)云計(jì)算環(huán)境的混合云越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。在許多科研應(yīng)用程序中，要得到最終結(jié)果需要執(zhí)行一系列任務(wù)。而這些任務(wù)，如數(shù)據(jù)生成、處理、分析等，之間存在著相互依存的關(guān)系，這些任務(wù)組合及其相互依存關(guān)系構(gòu)成了工作流。在很多具體的大數(shù)據(jù)應(yīng)用實(shí)踐中，工作流技術(shù)已經(jīng)成為不可或缺的一部分。目前云計(jì)算服務(wù)分為三種:軟件即服務(wù)（Software as a Service，SaaS），平臺(tái)即服務(wù)（Platform as a Ser

2、vice，PaaS），基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure as a Service，IaaS)?；A(chǔ)設(shè)施即服務(wù)是將計(jì)算資源抽象成一個(gè)個(gè)虛擬機(jī)，將虛擬硬件資源提供給用戶。它對(duì)于大數(shù)據(jù)工作流的執(zhí)行是最適用的。對(duì)于一個(gè)工作流，可以直接應(yīng)用云平臺(tái)所提供的虛擬硬件資源來(lái)執(zhí)行各個(gè)任務(wù)，就像傳統(tǒng)的運(yùn)行在集群上的工作流一樣。
　　在實(shí)際應(yīng)用中，預(yù)算約束和可靠性約束都是對(duì)大數(shù)據(jù)工作流的部署非常重要的約束。預(yù)算約束是保證工作流能以較低的成本

3、運(yùn)行完成，而可靠性約束針對(duì)的是真實(shí)的云環(huán)境中的各種不確定性和故障。本文針對(duì)在預(yù)算和可靠性雙重約束條件下的多個(gè)云環(huán)境中工作流映射問(wèn)題，抽象出問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，分析了問(wèn)題的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)了啟發(fā)式算法，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較。文章證明了問(wèn)題的復(fù)雜度是屬于NP-Complete的，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)本文提出的算法相比較之前的算法有明顯的優(yōu)越性。
　　本文對(duì)于工作流映射的研究分為以下幾部分:
　　問(wèn)題的提出與復(fù)雜性的證明。本文針對(duì)預(yù)算受約束，通過(guò)

4、工作流映射，建立了針對(duì)兩種不同可靠性要求下的端對(duì)端延遲最小化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)復(fù)雜性分析，證明了這兩個(gè)問(wèn)題都是一類NP-Complete問(wèn)題的子問(wèn)題，從而得到這兩個(gè)問(wèn)題也都是NP-Complete的。
　　問(wèn)題的分析與算法的設(shè)計(jì)。針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題，分別提出了啟發(fā)式算法RMCWM和EMCWM，算法分為虛擬機(jī)選擇、物理機(jī)及帶寬選擇兩個(gè)階段。由于問(wèn)題中對(duì)可靠性的建模采用了3GG模型，在分析該模型特性的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了優(yōu)化可靠性的規(guī)律。并將