一种基于滑动窗口的动态资源管理方法技术

本发明专利技术提供一种基于滑动窗口的动态资源管理方法，定义系统中可用资源ri的集合Φ包括普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip，分别存放普通资源和优秀资源；优先级为k的任务tj的集合为Ψk，根据任务的优先级定义任务tj为重要任务或者普通任务；定义滑动窗口大小ω表示优秀资源池包含的优秀资源在整个资源中所占比例，ω∈（0,1）；i＝1,2,…n，j=1,2,…m，n和m为自然数；周期性进行任务调度，每一个任务调度周期结束时，根据标志位Fvip和Fbase的值判断普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip包含的资源情况，对滑动窗口大小ω进行调整，根据滑动窗口大小ω对普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip包含的资源进行调节，通过滑动窗口大小的动态刷新调整，对普通资源池和优秀资源池包含的资源进行调节，调整资源与任务的供需关系。

【技术实现步骤摘要】
一种基于滑动窗口的动态资源管理方法
本专利技术涉及云计算或者分布式计算领域，具体涉及一种基于滑动窗口的动态资源管理方法。
技术介绍
资源动态管理算法是云计算、分布式计算领域的重要研究课题。在服务分级环境中，为了保证重要任务的服务质量，需要在系统中预留出一定的优秀资源。常见的资源管理方法分为两类：静态资源管理（SRM）与动态资源管理（DRM）。传统的静态资源管理算法通常为重要任务预留固定大小的优秀资源，其缺点是：算法不能适应突发性的任务变化，在重要任务较少时造成资源浪费，在重要任务较多时导致服务降级。传统的动态资源管理算法可以根据当前重要任务的数量调整预留资源池的大小，但它一方面可能造成重要任务抢占全部资源、不能兼顾所有任务的情况，另一方面在重要任务突发性激增时，仍会导致算法瞬间不能适应的情况。
技术实现思路
本专利技术涉及一种基于滑动窗口的动态资源管理方法，定义系统中可用资源ri的集合Φ包括普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip，分别存放普通资源和优秀资源；优先级为k的任务tj的集合为Ψk，根据所述任务的优先级定义所述任务tj为重要任务或者普通任务；定义滑动窗口大小ω表示所述优秀资源池包含的优秀资源在整个资源中所占比例，ω∈（0,1）；i=1,2,...n，j=1,2,...m，n和m为自然数；周期性进行任务调度，每一个任务调度周期结束时，根据标志位Fvip和Fbase的值判断所述普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip包含的资源情况，对所述滑动窗口大小ω进行调整，根据所述滑动窗口大小ω对所述普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip包含的资源进行调节；所述任务调度的过程包括：步骤S1，初始化标志位Fvip=true，Fbase=true；步骤S2，选取一个非空的任务队列Ψk，选取队首的任务tj，判断所述任务tj为重要任务时，执行步骤S3，判断所述任务tj为普通任务时，执行步骤S4；步骤S3，优秀资源池Φvip中包含至少一个符合所述任务tj的资源ri时，从所述优秀资源池Φvip中随机选取资源ri执行任务tj，所述优秀资源池Φvip中不包含任何一个符合所述任务tj的资源ri时，设置Fvip=false，将所述任务tj当成普通任务执行步骤S4；步骤S4，所述普通资源池Φbase中包含至少一个符合任务tj的资源ri时，从所述普通资源池Φbase中随机选取资源ri执行任务tj，所述普通资源池Φbase中不包含任何一个符合所述任务tj的资源ri时，设置Fbase=false；步骤S5，判断本任务调度周期时间没有结束并且存在非空的任务队列时，执行步骤S2，否则，结束本任务调度周期。本专利技术提供的第一优选实施例中：所述系统中所述资源ri的集合Φ是动态变化的，根据所述资源的性能指标区分所述普通资源和优秀资源，将所述普通资源和优秀资源分别存放进普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip，初始时，Φbase=Φ，Φvip为空，资源ri的优秀程度是根据资源评价函数V（ri）得到的，V（ri）值越大代表资源ri越优秀；所述资源评价函数V（ri）记录过去一段时间内下发到所述任务ri的任务的执行成功率与平均执行时间，与所述任务执行成功率成正比，与所述任务平均执行时间成反比；系统中所述需调度的任务tj的集合Ψ={tj|j=1,2,...m}是动态变化的，所述任务tj可以分为z个优先级，优先级k的集合Z={1,2,...,z0,z0+1,...,z}，优先级大于z0的任务定义为重要任务，优先级小于等于z0的任务定义为普通任务，其中，z0和z根据不同应用场景中服务等级的不同进行设定；P（tj）表示所述任务tj的优先级，优先级为k的所述任务tj的集合Ψk中按照下发时间对任务tj进行FIFO（FirstInputFirstOutput，先入先出队列）排序并组成队列。本专利技术提供的第二优选实施例中：所述骤S2中根据队列选择函数选取所述非空的任务队列Ψk，所述优先级为k的任务队列Ψk被选择调度的概率为优先级越高的所述任务队列被选择进行调度的概率越大；对所述任务tj进行排序并组成所述任务队列后，选取所述任务队列队首的所述任务tj进行调度。本专利技术提供的第三优选实施例中：所述步骤S3和步骤S4中，判断所述优秀资源池Φvip或者普通资源池Φbase中是否包含至少一个符合所述任务tj的所述资源ri进行不同操作的方法为：从所述优秀资源池Φvip或者普通资源池Φbase中选取至多n0个符合所述任务tj的资源ri组成备选资源池Φ（tj），从所述备选资源池Φ（tj）中随机选取资源ri，将所述任务tj下发到所述资源ri上执行，如果所述备选资源池Φ（tj）为空，则判断所述优秀资源池Φvip或者普通资源池Φbase中不包含任何一个符合所述任务tj的资源ri；其中n0为根据应用场景设定的常数。本专利技术提供的第四优选实施例中：设置临时队列Ψ0；步骤S1中初始化所述临时队列Ψ0={}；步骤S4中，如果所述普通资源池Φbase中不包含任何一个所述符合任务tj的资源ri，设置Fbase=false的同时将任务tj放入临时队列Ψ0中；在一个所述任务调度周期结束时，将所述临时队列Ψ0中的任务放回到各所述任务队列中。本专利技术提供的第五优选实施例中：所述滑动窗口大小ω的初始值为根据应用场景设定的常数ω0；根据标志位Fvip和Fbase的值对所述滑动窗口大小ω进行调整的方法为：如果Fvip=false，则设置ω=min（ωmax,ω+ω'）；如果Fvip=true并且Fbase=false时，则设置ω=max（ωmin,ω-ω'）；其它情况下，ω不变；其中ωmax、ωmin和ω'分别表示所述滑动窗口的最大值、最小值和调整步长，为根据应用场景设定的常数。本专利技术提供的第六优选实施例中：在一个所述任务调度周期结束对所述滑动窗口大小ω进行调节后，根据所述滑动窗口大小ω对所述普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip包含的资源进行调节的方法为：令a=|Φbase|表示普通资源数，b=|Φvip|表示优秀资源数，从所述优秀资源池Φvip中选择资源评价函数V（ri）评价最差的λb个资源，从所述普通资源池Φbase中选择资源评价函数V（ri）评价最优的（a+b）ω-b+λb个资源，将所述λb个资源和（a+b）ω-b+λb个资源互换；其中λ为根据应用场景设定表示资源交换率的常数，λ∈（0,1）。本专利技术提供的一种基于滑动窗口的动态资源管理方法的有益效果包括：1、本专利技术提供的一种基于滑动窗口的动态资源管理方法，将资源分为优秀资源和普通资源，任务分为重要任务和普通任务，通过滑动窗口大小的动态刷新调整，对普通资源池和优秀资源池包含的资源进行调节，调整资源与任务的供需关系。2、若重要任务在优秀资源池中找不到资源，将继续在普通资源池中寻找资源，重要任务较高的调度概率保证了它比普通任务更快地被调度，在重要任务突发性激增、导致算法瞬间不能适应时，仍可以保证重要任务的调度。3、在重要任务增加时扩大窗口大小以保证重要任务调度，在重要任务减少时缩小窗口以减少资源浪费，通过普通资源池Φbase与优秀资源池Φvip的动态资源交换，保证了优秀资源池的资源质量，重点提升优先级较高的任务的执行成功率与执行效率。4、滑动窗口只在范围最小值到最大值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于滑动窗口的动态资源管理方法，其特征在于，定义系统中可用资源ri的集合Φ包括普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip，分别存放普通资源和优秀资源；优先级为k的任务tj的集合为Ψk，根据所述任务的优先级定义所述任务tj为重要任务或者普通任务；定义滑动窗口大小ω表示所述优秀资源池包含的优秀资源在整个资源中所占比例，ω∈（0,1）；i＝1,2,…n，j=1,2,…m，n和m为自然数；周期性进行任务调度，每一个任务调度周期结束时，根据标志位Fvip和Fbase的值判断所述普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip包含的资源情况，对所述滑动窗口大小ω进行调整，根据所述滑动窗口大小ω对所述普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip包含的资源进行调节；所述任务调度的过程包括：步骤S1，初始化标志位Fvip=true，Fbase=true；步骤S2，选取一个非空的任务队列Ψk，选取队首的任务tj，判断所述任务tj为重要任务时，执行步骤S3，判断所述任务tj为普通任务时，执行步骤S4；步骤S3，优秀资源池Φvip中包含至少一个符合所述任务tj的资源ri时，从所述优秀资源池Φvip中随机选取资源ri执行任务tj，所述优秀资源池Φvip中不包含任何一个符合所述任务tj的资源ri时，设置Fvip=false，将所述任务tj当成普通任务执行步骤S4；步骤S4，所述普通资源池Φbase中包含至少一个符合任务tj的资源ri时，从所述普通资源池Φbase中随机选取资源ri执行任务tj，所述普通资源池Φbase中不包含任何一个符合所述任务tj的资源ri时，设置Fbase=false；步骤S5，判断本任务调度周期时间没有结束并且存在非空的任务队列时，执行步骤S2，否则，结束本任务调度周期。FDA00002681312900011.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种基于滑动窗口的动态资源管理方法，其特征在于，定义系统中可用资源ri的集合Φ包括普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip，分别存放普通资源和优秀资源；优先级为k的任务tj的集合为Ψk，根据所述任务的优先级定义所述任务tj为重要任务或者普通任务；定义滑动窗口大小ω表示所述优秀资源池Φvip包含的优秀资源在整个资源中所占比例，ω∈(0,1)；i＝1,2,…n，j＝1,2,…m，n和m为自然数；周期性进行任务调度，每一个任务调度周期结束时，根据标志位Fvip和Fbase的值判断所述普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip包含的资源情况，对所述滑动窗口大小ω进行调整，根据所述滑动窗口大小ω对所述普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip包含的资源进行调节；所述任务调度的过程包括：步骤S1，初始化标志位Fvip＝true，Fbase＝true；步骤S2，选取一个非空的任务队列Ψk，选取队首的任务tj，判断所述任务tj为重要任务时，执行步骤S3，判断所述任务tj为普通任务时，执行步骤S4；步骤S3，优秀资源池Φvip中包含至少一个符合所述任务tj的资源ri时，从所述优秀资源池Φvip中随机选取资源ri执行任务tj，所述优秀资源池Φvip中不包含任何一个符合所述任务tj的资源ri时，设置Fvip＝false，将所述任务tj当成普通任务执行步骤S4；步骤S4，所述普通资源池Φbase中包含至少一个符合任务tj的资源ri时，从所述普通资源池Φbase中随机选取资源ri执行任务tj，所述普通资源池Φbase中不包含任何一个符合所述任务tj的资源ri时，设置Fbase＝false；步骤S5，判断本任务调度周期时间没有结束并且存在非空的任务队列时，执行步骤S2，否则，结束本任务调度周期；所述滑动窗口大小ω的初始值为根据应用场景设定的常数ω0；根据标志位Fvip和Fbase的值对所述滑动窗口大小ω进行调整的方法为：如果Fvip＝false，则设置ω＝min(ωmax,ω+ω')；如果Fvip＝true并且Fbase＝false时，则设置ω＝max(ωmin,ω-ω')；其它情况下，ω不变；其中ωmax、ωmin和ω'分别表示所述滑动窗口的最大值、最小值和调整步长，为根据应用场景设定的常数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统中所述资源ri的集合Φ是动态变化的，根据所述资源的性能指标区分所述普通资源和优秀资源，将所述普通资源和优秀资源分别存放进普通资源池Φbase和优秀资源池Φvip，初始时，Φbase＝Φ，Φvip为空，资源ri的优秀程度是根据资源评价函数V(ri)得到的，V(ri)值越大代表资源ri越优秀；所述资源评价函数V...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣然，沈时军，张鸿，朱春鸽，
申请(专利权)人：国家计算机网络与信息安全管理中心，
类型：发明
国别省市：北京;11