60、云计算调度与自组织机制详解

云计算调度与自组织机制详解

1. 云计算网络基础与调度背景

高性能网络如Band、Myrinet等将成为云计算的重要组成部分，这些网络支持细粒度的并行科学与工程应用在云计算环境中良好运行。在云计算中，需要解决如何适应云的异构性，同时避免基础设施成本和资源管理策略复杂性大幅增加的问题，市场机制或许能提供解决方案。

在云计算中，服务级别协议通常会规定云计算任务结果的交付时间，这促使我们研究有截止期限的云调度问题。

2. 任务特征与截止期限分类

实时应用包含有截止期限的周期性或非周期性任务。任务可以用元组$(A_i, \sigma_i, D_i)$来表示，其中$A_i$是到达时间，$\sigma_i > 0$是任务的数据大小，$D_i$是相对截止期限。

周期性任务的实例是相同的，到达时间间隔固定；非周期性任务的实例不同，到达时间通常不相关，数据量也不同，其绝对截止期限为$(A_i + D_i)$。

截止期限分为硬截止期限和软截止期限：
- 硬截止期限：如果任务未在截止期限前完成，依赖该任务的其他任务可能会受影响，并且会有惩罚，时间要求精确。
- 软截止期限：更像是一种指导，一般没有惩罚，可以在一定范围内超出设定的时间单位。云计算任务调度通常遵循软截止期限，但偶尔也会遇到有硬截止期限的应用。

3. 系统模型

我们只考虑具有可任意分割工作负载的非周期性任务。应用程序运行在云的一个分区上，即一个虚拟云，包含一个头节点$S_0$和$n$个工作节点$S_1, S_2, …, S_n$。系统是同质的，所有工作节点相同，头节点到每个工作节点的通信时间也相同，头节点会顺