[发明专利]基于可靠性和非合作博弈的计算网格任务调度方法

摘要

基于可靠性和非合作博弈的计算网格任务调度方法涉及到网格计算领域，尤其是网格任务调度领域，其特征在于以可靠性，即系统中各网格计算节点稳定状态下的提供能力目标，以各用户的任务在网格计算节点上的分片策略为博弈策略，确定网格系统中各调度器的任务分片方案，达到优化网格系统任务调度的目的。

主权项

1.基于可靠性和非合作博弈的计算网格任务调度方法，其特征在于含有以下步骤：步骤（1），构造一个基于可靠性和非合作博弈的计算网格系统：所述基于可靠性和非合作博弈的计算网格系统由用户、面向各用户的各调度器i以及面向各调度器i的网格计算节点j以及调度方案计算器组成，其中i=1,2，..,n，n为所述系统中所有调度器的数目，j=1,2，...,m，m为所述系统中所有网格计算节点的数目；在忽略调度器内部处理代价、任务传输时间下，所述调度器在进行任务分片时的可靠性条件如下：各个调度器从各用户接受任务，各个调度器发出任务的平均速率λ_i的加和应该小于所述系统所有网格计算节点对任务的平均执行速率u_j的加和，速率的单位是单位时间内的任务数，下同：Σi=1nλi<Σj=1muj---(1)]]>；各个所述调度器发到第j个所述网格计算节点上任务分片的速率的加和应该小于第j个所述网格计算节点对所述任务分片的执行速率u_j，即计算能力：Σi=1nλiaij<uj---(2)]]>；步骤（2），网格计算节点j的稳定状态的提供能力A_j,0<A_j<1：A_j=1-δ_jβ_1j(1+u′_jγ_j)                       （3）其中A_j针对的是网格计算节点j的提供能力，其中j＝1,2,...,m，δ_j为网格计算节点j的平均任务到达速率，到达网格计算节点j的任务满足以δ_j为均值的泊松分布，β_1j为网格计算节点j任务服务时间的均值，u′_j为网格计算节点j忙时失败的平均速率，γ_j为网格计算节点j的重试时间的均值；根据网格计算节点的数量，调度器i将用户的请求分解为所述m个任务分片，a_ij为第i个调度器的任务分配到第j个网格计算节点的比例，满足以下的约束：a_ij≥0且Σj=1maij=1---(4)]]>；步骤（3），调度方案计算器按下式计算所述所有调度器将任务分片到所述网格计算节点j上后，第j个网格计算节点的提供能力：Aj=1-Σi=1n(λiaij)β1j(1+uj′γj)---(5)]]>其中，j=1,2，..,n；步骤（4），调度方案计算器以该系统中所述网格计算节点提供的计算能力倒数之和作为目标函数确定任务分片方案：D=Σj=1m11-Σi=1n(λiaij)β1j(1+uj′γj)---(6)]]>；步骤（5），调度方案计算器按照以下步骤计算所述调度器的任务分片方案：为了便于算法步骤的说明，定义u_ji为网格计算节点j为调度器i提供的计算能力，u_j为网格计算节点j的计算能力，代入（6）式可得式（7）：D=Σj=1m11-(λiaij+uj-uji)β1j(1+uj′γj)---(7)]]>；步骤（5.1），系统参数初始化：设网格系统中调度器的个数为n，网格计算节点个数为m，调度器i发出任务的平均速率为λ_i(0)，网格计算节点j的任务平均处理速率u_j(0)，其中i＝1,2,...,n，j=1,2,...,m；系统中各个调度器和网格计算节点将上述初始值发送给调度方案计算器，以下步骤均由调度方案计算器完成；将调度器i的任务分片方案初始化为：ai(0)={ai1(0),ai2(0),...,aim(0)}={1m,1m,...,1m},]]>设uj′(0)=uj(0)10,]]>γj(0)=5uj(0),]]>目标函数值误差精度ε(0)=1；步骤（5.2），利用步骤（4）中的公式计算初始条件下的目标函数值latterD；步骤（5.3），判断ε是否满足指定的误差要求ε≤10^-6，不满足，循环执行以下步骤（5.4）~（5.15），否则得到调度方案a，结束循环；步骤（5.4），令formerD=latterD，formerD用于暂存前一次调度方案下的目标函数值；步骤（5.5），根据程序中的初值，利用公式求取u_ji；步骤（5.6），利用式θij=(1+uj′γj)β1jλi(1-(1+uj′γj)β1j(uj-uji))2]]>求取θ_ij，并将θ_ij从小到大排序，排序的结果保存到变量index中；步骤（5.7），对i从1到n，依次执行步骤（5.8）~（5.14）：步骤（5.8），令d_i从m到1，依次执行步骤（5.9）~（5.11）：步骤（5.9），利用下述式（8）求取α；步骤（5.10），利用下述式(9)求取j从1到d_i的a_i,index(i,j)，j从(d_i+1)到m的剩余网格节点的a_i,index(i,j)赋值为0，其中d_i≤m；步骤（5.11），若存在a_ij不满足0≤a_ij≤1则d_i减1，返回到步骤（5.9），否则往下执行；步骤（5.12），利用求得的a_ij修改u_ji；步骤（5.13），利用θij=(1+uj′γj)β1jλi(1-(1+uj′γj)β1j(uj-uji))2]]>求取θ_ij，并对θ_ij从小到大排序，排序的结果保存到变量index中；步骤（5.14），令i＝i+1,返回到步骤（5.8），其中i≤n；步骤（5.15），利用公式D=Σj=1m11-Σi=1n(λiaij)β1j(1+uj′γj)]]>求得a修改后的目标函数值latterD，ε=|formerD-latterD|，返回到步骤（5.3）；上述算法中的式（8）为：α=(Σj=1di1Windex(i,j)Σj=1di1-Windex(i,j)(μindex(i,j)-μindex(i,j),i)Windex(i,j)λi-1)21λi---(8)]]>其中，W_index(i,j)=(1+μ′_index(i，j)γ_index(i,j))β_{1,inedex(i,j)}）；式中α为分配临界因子，是调度器i判断是否向某个网格计算节点分配任务的界限值，index(i,j)代表第i个调度器向系统中网格计算节点分配任务时，以θ_ij对网格计算节点从小到大排序后排在第j个位置的节点；上述算法中的式（9）为：aij=1-(1+uj′γj)β1j(uj-uji)-(1+uj′γj)β1jλiα(1+uj′γj)β1jλi---(9)]]>其中式（9）中的j=index(i,j)，为在该调度算法中用于调度器i确定任务分向第index(i,j)个网格计算节点的比例；上述公式θ_ij为任务可分配调节因子，是第i个调度器判断是否向网格计算节点j分配任务的依据，若θ_ij>α，调度器i不会向网格计算节点j分配任务，即a_ij=0。