改进人工蜂群算法的云计算资源调度模型.pdf

　
３１卷
　
第７期
２０１４年７月
微 电 子 学 与 计 算 机
ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　＆ＣＯＭＰＵＴＥＲ
Ｖｏｌ．３１　Ｎｏ．７
Ｊｕｌｙ　２０１４
收稿日期：
２０１３－０９－２３
；修回日期：
２０１３－１１－１２
改进人工蜂群算法的云计算资源调度模型
卓
　
涛
１
，詹
　
颖
２
（
１贵州理工学院 信息与网络中心，贵州 贵阳５５０００３
；
２贵州大学 计算机学院，贵州 贵阳５５００２５
）
摘
　
要：针对传统资源调度算法存在资源利用率低等缺陷，提出一种基于改进人工蜂群算法的云计算资源调度模
型（
ＩＡＢＣ
）
．首先建立云计算资源调度问题的数学模型，然后采用人工蜂群算法进行求解，并将个体当前最优值及
随机向量引入到蜂群搜索过程中，加快搜索速度，提高搜索能力，最后找到云计算资源调度的最优方案，并采用仿
真实验验证算法的有效性．仿真结果表明，
ＩＡＢＣ算法不仅解决了传统资源调度算法存在的缺陷，提高了云计算资
源利用率，而且大幅度减少了任务的完成时间．
关键词：云计算；资源调度；人工蜂群算法；任务分配
中图分类号：
ＴＰ３９３　　　　　
文献标识码：
Ａ　　　　　
文章编号：
１０００－７１８０
（
２０１４
）
０７－０１４７－０４
Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎ
ｇ　
Ｍｏｄｅｌ　Ｃｌｏｕｄ　Ｃｏｍ
ｐ
ｕｔｉｎ
ｇ　
Ｒｅｓｏｕｒｃｅ
Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｉｍ
ｐ
ｒｏｖｅｄ　Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　Ｂｅｅ　Ｃｏｌｏｎ
ｙ　
Ａｌ
ｇ
ｏｒｉｔｈｍ
ＺＨＵＯ　Ｔａｏ
１
，
ＺＨＡＮ　Ｙｉｎｇ
２
（
１Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｎｅｔｗｏｒｋ
，
Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
，
Ｇｕｉｙａｎｇ　５５０００３
，
Ｃｈｉｎａ
；
２Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
，
Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
，
Ｇｕｉｙａｎｇ　５５００２５
，
Ｃｈｉｎａ
）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
：
Ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ　ｈａｖｅ　ｓｏｍｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｌｏｗ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
，
ｔｈｉｓ
ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａ　ｎｏｖｅｌ　ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　ｍｏｄｅｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｃｏｌｏｎｙ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
（
ＩＡＢＣ
）
．Ｆｉｒｓｔｌｙ
，
ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　ｉｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ
，
ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ
ｃｏｌｏｎｙ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｉｓ　ｐｒｏｂｌｅｍ
，
ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ　ａｎｄ　ｒａｎｄｏｍ　ｖｅｃｔｏｒ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ
ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｌｏｎｙ　ｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｔｏ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｅ　ｓｅａｒｃｈ　ｓｐｅｅｄ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｓｅａｒｃｈ　ａｂｉｌｉｔｙ
，
ｆｉｎａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ
ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｉｓ　ｆｏｕｎｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｉｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｔｅｓｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｈａｓ　ｓｏｌｖｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ
ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ａｎｄ　ｈａｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ
ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔａｓｋ．
Ｋｅｙ　
ｗｏｒｄｓ
：
ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ
；
ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ
；
ＡＢＣ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
；
ｔａｓｋ　ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ
１　
引言
云计算集成了网格计算、分布式计算和并行计
算等技术，通过网络将各种资源打包成服务，为各类
用户提供多种可用资源和服务，这样要求云计算资
源分配方式能够满足不同用户的需求，使用户能够
获得良好的服务质量（
ｑｕａｌｉｔｙ　
ｏｆ　ｓｅｒｖｉｃｅ
，
ＱｏＳ
），因
此设计性能优异的云计算资源调度算法至关
重要
［１－２］
．
针 对云计算资源的调度问题，许多学者对其进
行了相应的研究，提出了大量的云计算资源调度算
法
［３］
．最为传统的算法为静态调度算法，其将全部任
务分配到相应的资源节点上，但是在云计算资源调
度过程中，资源需要动态申请与释放，且必须考虑资
源消耗的成本，因此传统调度算法难以满足云资源
调度要求，导致云计算资源浪费十分严重
［４－５］
．云计
算节点资源具有异构性、分布性、动态性等特点，当
前主要采用动态算法对云计算资源调度问题进行求