动态容错弹性调度方法技术

一种动态容错弹性调度方法，方法包括：估计任务运行时长；根据所述任务的弹性时间情况，确定所述任务的调度类型；根据所述任务的调度类型，在虚拟机列表中选择执行所述任务的虚拟机并进行调度，实现云之间的可靠性和资源优化。

【技术实现步骤摘要】
动态容错弹性调度方法
本专利技术涉及云计算
，特别涉及一种动态容错弹性调度方法。
技术介绍
云计算已经成为主流的分布式计算模式，用于按需配置计算资源以满足动态应用程序的工作负载。在虚拟资源上运行应用程序，特别是虚拟机（VM），是一种高效的解决方案，可以提高经济效益和可扩展性。在实践中，许多应用都面临着数据不断增长和计算复杂度高的问题，例如天文学、金融交易和物理学等。云计算可以有效地支持这些科学应用对高计算性能的需求。有报告称，对于由10000个特别可靠的服务器组成的云（平均无故障时间为30年），每天会出现一次故障。此外，大约5%的磁盘驱动器损坏，服务器每年至少崩溃两次，故障率为4%。更糟糕的是，为了降低生产成本，数据中心通常会使用价格较低的商品硬件，导致云的故障概率增加。因此，在云中提供较强的容错能力是至关重要的，特别是针对实时任务处理的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种动态容错弹性调度方法，实现云计算的可靠性和资源优化。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种动态容错弹性调度方法，包括：估计任务运行时长；根据所述任务的弹性时间情况，确定所述任务的调度类型；根据所述任务的调度类型，在虚拟机列表中选择执行所述任务的虚拟机并进行调度；其中，所述任务包括主任务与备份任务。进一步地，所述虚拟机列表包括至少一种类型的虚拟机。进一步地，在虚拟机列表中选择执行任务的虚拟机并进行调度之后，还包括：通过分析任务的时间约束以及考察虚拟机列表确定执行备份任务的虚拟机类型。进一步地，所述调度类型包括容错调度和/或拓展调度；其中，所述容错调度包括：非容错、弱容错和强容错；所述拓展调度包括备份和重新提交。进一步地，所述的动态容错弹性调度方法还包括：当所述主任务的调度类型为所述弱容错或所述强容错中任一类型时，将资源分配给主任务，并更新所述虚拟机列表中每个虚拟机的下一个可用时间。进一步地，所述的动态容错弹性调度方法还包括：当所述主任务的调度类型为拓展调度时，在所述虚拟机列表中确定能够执行任务的虚拟机，当虚拟机列表中的虚拟机无法满足任务的调度约束时，创建一个新的虚拟机完成备份任务的调度，之后更新虚拟机列表中每个虚拟机的下一个可用时间。进一步地，拒绝无法调度的备份任务。在本专利技术实施例中，提出了一种动态容错弹性调度方法，扩展了容错模型，并将重叠机制应用到容错模型中，有效地实现容错与节能的均衡。云计算的可靠性和资源优化，通过综合使用备份和重新提交策略来处理任务执行的不确定性问题，动态容错弹性调度方法可以为云提供较高性能。附图说明图1为实现本专利技术实施例的系统的框架图；图2为本专利技术实施例中非容错的结构示意图；图3为本专利技术实施例中弱容错的结构示意图；图4为本专利技术实施例中强容错的结构示意图；图5为本专利技术实施例中决策树的结构示意图；图6为本专利技术实施例中重新提交模式非有效容错的结构示意图；图7为本专利技术实施例三中重新提交时的结构示意图；图8为本专利技术实施例四中重新提交时的结构示意图；图9为本专利技术实施例中的几何意义图；图10为本专利技术实施例中重叠时间的结构示意图；图11为本专利技术实施例中BB重叠约束示意图；以及图12为本专利技术实施例动态容错弹性调度方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。在附图中示出了根据本专利技术实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。以下将参照附图更详细地描述本专利技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。在下文中描述了本专利技术的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本专利技术。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本专利技术。除非在下文中特别指出，半导体器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成。下面对容错调度、相关技术与技术构思进行介绍。需要说明的是，容错调度是将任务映射到计算实例，并确保即使在硬件和软件故障的情况下，任务也可以在截止期之前完成。到目前为止，两种基本的调度方法被用于分布式系统中以实现容错、备份和重新提交。备份的思想是将任务的多个备份分配给不同的计算实例。然而，与传统的分布式系统不同的是，云具有一些独特的特性，这增加了调度的灵活性以及复杂性。其主要面临着三个方面的挑战：（1）主机崩溃会导致多个计算实例故障；（2）任务的实际运行时间波动较大；（3）重新提交可能会导致系统可靠性的降低，而备份则面临资源浪费。因此，本申请提出了一种动态容错弹性调度方法，可以策略性地和动态地在传统的重新提交和备份策略之间进行选择，以达到在低资源成本的基础上实现容错。相关技术中，将两个基本技术广泛应用于重新提交和复制的问题。其一为重新提交，重新提交的主要方法是在发生故障时将任务重置为初始状态，并在其他正常服务器上重新执行，例如如果计算单位即服务器失败，那么分配给它的任务将重新安排给其他正常服务器。然而，重新提交可能无法有效保证任务的截止期，对于具有严格截止期限制的任务该方法可能不可用。应当理解的是，保证任务的截止期即为满足任务的时间约束，保证在任务的截止期完成调度任务即为满足任务的调度约束。另一方面，备份技术可以同时满足容错和截止期限制。对于备份技术而言，需要多个副本来实现容错。多数备份设计都是基于主-备模型（简称PB）。在PB模型中，任务有两个副本，主副本和备份副本，这两个副本分派在两个不同的计算实例上。但是，过度消耗资源是备份技术的瓶颈。为了减少备份的额外资源消耗，重叠机制被提出来。通过采用重叠技术，各个副本能够在相同计算实例的相同时隙中重叠。当前主要有两种重叠方案：主-主备份重叠（简称PB重叠）和备-备备份重叠（简称BB重叠）。但是，BB重叠不适合动态调度，因为它本质上是静态的。另外一些实例研究，并没有考虑到任务运行时的波动性，这可能导致模型和生产环境之间的偏差。还有一些研究的目标是通过资源优化来提高系统的性能，而没有考虑不确定性对容错的影响。基于此，专利技术人提出了一种动态容错弹性调度方法。为了实现本专利技术实施例提出的动态容错弹性调度方法，专利技术人做了如下准备。首先，专利技术人提供了实现本专利技术实施例的系统总体架构，如图1所示，数据中心由一组主机组成，每本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态容错弹性调度方法，其特征在于，包括以下步骤：估计任务运行时长；其中，所述运行时长包括弹性时间；根据所述任务的弹性时间情况，确定所述任务的调度类型；根据所述任务的调度类型，在虚拟机列表中选择执行所述任务的虚拟机并进行调度；其中，所述任务包括主任务与备份任务。

【技术特征摘要】
1.一种动态容错弹性调度方法，其特征在于，包括以下步骤：估计任务运行时长；其中，所述运行时长包括弹性时间；根据所述任务的弹性时间情况，确定所述任务的调度类型；根据所述任务的调度类型，在虚拟机列表中选择执行所述任务的虚拟机并进行调度；其中，所述任务包括主任务与备份任务。2.根据权利要求1所述的动态容错弹性调度方法，其特征在于，所述虚拟机列表包括至少一种类型的虚拟机。3.根据权利要求1所述的动态容错弹性调度方法，其特征在于，在虚拟机列表中选择执行任务的虚拟机并进行调度之后，还包括：通过分析任务的时间约束以及考察虚拟机列表确定执行备份任务的虚拟机类型。4.根据权利要求1所述的动态容错弹性调度方法，其特征在于，所述调度类型包括容错调度和/或拓展调度...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓敏，闫辉，包卫东，王吉，陈黄科，吴冠霖，陈俊杰，张国良，张雄涛，张亮，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43