郭長見

【摘要】關(guān)于負(fù)載均衡問題的研究構(gòu)成了現(xiàn)階段云計算研究的熱點。筆者從離散粒子群算法著手，對云計算環(huán)境里的負(fù)載均衡問題進(jìn)行了簡述。

【關(guān)鍵詞】負(fù)載均衡；云計算；離散粒子群算法

現(xiàn)階段，計算機(jī)發(fā)展過程中一個重要的前沿問題就是云計算問題，而關(guān)于負(fù)載均衡問題的研究則構(gòu)成了云計算研究的熱點。

1.對云計算負(fù)載均衡問題的描述

資源池是云計算的核心理念，但對云計算的資源分配來說，核心就在于調(diào)度算法，而云計算的調(diào)度指的則是數(shù)據(jù)中心里虛擬機(jī)間的負(fù)載均衡。如圖1表示的是云計算任務(wù)的分配情況，主要包括三個不同的層次，即：資源管理層、任務(wù)的請求層以及任務(wù)的執(zhí)行層[1]。用戶是任務(wù)請求層服務(wù)的主要對象，其主要的工作是實現(xiàn)系統(tǒng)和用戶間的交互，并掌握用戶的需求。借助于MapReduce，資源管理層可以將任務(wù)切割成很多子任務(wù)，這些任務(wù)并不存在邏輯上的關(guān)系，隨后依靠負(fù)載均衡機(jī)制將子任務(wù)分配給恰當(dāng)物理機(jī)里的虛擬資源節(jié)點，并完成相關(guān)的處理。在研究時，本文主要考慮的是切割后的子任務(wù)互相獨立且并行處理的那些情況。要想合理的調(diào)度云計算資源，關(guān)鍵就在于資源管理層。在云計算的環(huán)境下，借助于虛擬化的技術(shù)將物理機(jī)分為不同的虛擬資源，此類虛擬資源具有自動增長的特征，且主要是根據(jù)需要來進(jìn)行分配的，然而其自動增減量與分配量是決不能超出物理機(jī)節(jié)點自身的上限的。

2.云計算資源負(fù)載均衡模型

對負(fù)載均衡算法而言，要想獲得準(zhǔn)確的結(jié)果就必須具備相對均衡的處理能力。該均衡算法向內(nèi)部中處理負(fù)荷分配服務(wù)請求（依據(jù)服務(wù)器 CPU的數(shù)量、型號、內(nèi)存的大小和當(dāng)前的連接數(shù)等換算而來）最輕的服務(wù)器。VLj（虛擬機(jī)的負(fù)載量）在計算時主要是根據(jù)虛擬機(jī)上已分配任務(wù)的預(yù)計執(zhí)行時間，各個虛擬機(jī)負(fù)載的平均值就是主機(jī)的負(fù)載HLi，也就是：

資源負(fù)載均衡除應(yīng)確保負(fù)載達(dá)到均衡之外，還需要確保任務(wù)執(zhí)行時間跨度的最小化。任務(wù)執(zhí)行時間跨度RT表示的是在資源R中任務(wù)T執(zhí)行的整體時間[4]。用式子表示就是：RT=max﹛tei﹜-min﹛tsi﹜，max﹛tei﹜與min﹛tsi﹜表示的分別是任務(wù)集T里完成最后一個任務(wù)時的時間以及最開始執(zhí)行首個任務(wù)時的時間。因此，minRT應(yīng)當(dāng)被視為該模型的另外的一個目標(biāo)函數(shù)。

2.以DPSO算法為基礎(chǔ)的云計算資源負(fù)載均衡算法

為使現(xiàn)實中所存在的優(yōu)化離散空間的問題得到解決，我們提出了離散粒子群算法。離散粒子群算法是和粒子群算法有著根本區(qū)別的一種算法，其特征主要可以歸結(jié)為兩點，即：（1）二進(jìn)制組成了粒子位置；（2）必須將粒子速度轉(zhuǎn)換為概率。

資源負(fù)載均衡問題是一個非常有代表性的離散空間優(yōu)化的問題，但在解決該問題時，如果想使用DPSO，就需要做相應(yīng)的改進(jìn)。從資源負(fù)載均衡問題的特征出發(fā)，對粒子的速度、位置及更新規(guī)則做重新的定義，同時調(diào)整其適應(yīng)度值，在此基礎(chǔ)上完成改進(jìn)DPSO算法的工作。該算法主要包括下述步驟[5]：

3.性能分析

4.結(jié)論

由于，資源負(fù)載均衡屬于NP-hard組合優(yōu)化問題，因此本文所做的研究能夠為組合優(yōu)化的其它問題的研究提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]陳軍，高雅，劉莉平.P2P環(huán)境中基于粒子群算法的信任模型[J].計算機(jī)工程與應(yīng)用. 2009（32）：12-13.

[2]宋繼光，秦勇，史健芳，賈云富，梁本來.粒子群算法及其在路由優(yōu)化中的研究[J].計算機(jī)工程與設(shè)計，2010（09）：30-31.

[3]張敏，余青松，黃俊，宗文杰，周雁.基于GAPSO混合算法的網(wǎng)格工作流調(diào)度研究[J].計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2011（04）：45-46.