CN114936081A - 一种基于woa算法的雾计算应用程序任务调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于WOA算法的雾计算应用程序任务调度方法,所述任务调度方法包括以下步骤:步骤1,对任务进行排序,步骤2,对虚拟机进行排序,步骤3,对任务与虚拟机进行分组,步骤4,寻找粗略的调度方案,步骤5,应用WOA算法寻找每个组的精确调度方案,步骤6,合并每组的调度方案生成最后的调度方案。本发明任务调度方法以降低雾计算数据中心能耗和任务总执行时间为目标,采用对任务以及虚拟机分组的调度方式,降低复杂问题的维度,利用WOA算法收敛速度快的优点减少了求解每组精确解的时间,合并每个组的方案生成最终的调度方案,从而达到降低数据中心能耗和任务总执行时间的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种云计算领域,具体是一种基于WOA算法的雾计算应用程序任务调度方法。
背景技术
雾计算是在该模式中数据、处理和应用程序集中在网络边缘的设备中,而不是几乎全部保存在云中,是云计算的延伸概念,雾计算作为一种新的计算模式,其计算资源分布靠近物联网设备,以减少将任务发送到云端时产生的拥塞,以及传输时延。
任务调度是操作系统的重要组成部分,而对于实时操作系统,任务调度直接影响其实时性能,随着物联网应用的增多,雾计算带来了大量的能源消耗,任务调度决策过程时间也随之增加,需要合理有效的任务调度方法来调度物联网应用任务,现提出了一种基于WOA算法的雾计算应用程序任务调度方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于WOA算法的雾计算应用程序任务调度方法,利用分组求解调度方案,降低任务调度问题的维度,其次利用WOA算法收敛速度快,精度高的优点有效的减少系统的能耗,以及任务的执行时间。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种基于WOA算法的雾计算应用程序任务调度方法,所述任务调度方法包括以下步骤:
步骤1,对任务进行排序。
步骤2,对虚拟机进行排序。
步骤3,对任务与虚拟机进行分组。
步骤4,寻找粗略的调度方案。
步骤5,应用WOA算法寻找每个组的精确调度方案。
步骤6,合并每组的调度方案生成最后的调度方案。
进一步的,所述对任务进行排序,首先对输入的任务进行排序,设已经排过序的任务为{Task1,Task2,Task3,...Taskn},任务序列中,其中1,2,3,...n为下标,下标越大的任务代表预期消耗的能量越大。
进一步的,所述对虚拟机进行排序,设排过序的虚拟机为{VM1,VM2,VM3...VMn},虚拟机序列中,其中1,2,3,...n为下标,下标越大的虚拟机单位时间内执行任务所消耗的能量越大。
进一步的,所述对任务与虚拟机进行分组,假设任务数量和虚拟机数量都为n个,将虚拟机分成k组,任务分成k组,每一组的虚拟机数量为s个,任务数量为s个,分组后的虚拟机序列为{VM1,VM2...VMs},{VMs+1,VMs+2...VM2s}...{VMn-s+1,VMn-s+2...VMn}。
所述分组后的任务为:
{Task1,Task2...Tasks},{Tasks+1,Tasks+2...Task2s}...{Taskn-s+1,Taskn-s+2...Taskn}。
进一步的,所述寻找粗略的调度方案,将{Task1,Task2...Tasks}分配到虚拟机组{VMn-s+1,VMn-s+2...VMn},将任务{Tasks+1,Tasks+2...Task2s}分配到虚拟机组{VMn-2s+1,VMn-2s+2...VMn-s},形成一个匹配组,以此类推。
进一步的,所述应用WOA算法寻找每个组的精确调度方案,操作步骤如下:
S1:初始化
首先进行初始化,设置目标函数如下面所示:
其中Energy为总的能源消耗,Time为总的计算时间,μ1和μ2分别为能耗和时间的权重,设置迭代次数Maxiteration,设置种群个体的数量Populationsize,以上具体的参数值可以根据实际需求进行设置,个体的维度为s,每个维度的取值范围为[1,s]。
S2:常规更新位置
当P>0.5时,使用公式(5)和(6)更新个体的位置:
S3:个体更新完成后,根据适应度函数计算个体的适应度值,对比所有个体的适应度值,更新全局最优位置。
S4:突变多项式机制
更新个体进入突变多项式机制,使用公式(7)更新个体当前的位置:
S5:个体更新完成后,根据适应度函数计算个体的适应度值,对比所有个体的适应度值,更新全局最优位置。
S6:迭代是否完成
判断当前的迭代次数是否达到最大迭代次数,未完成迭代次则则返回步骤S2,完成最大迭代次数则退出迭代后,输出每组的解决方案,合并成最终的解决方案。
本发明的有益效果:
1、本发明任务调度方法利用分组求解调度方案,以降低雾计算数据中心能耗和任务总执行时间为目标,采用对任务以及虚拟机分组的调度方式,降低复杂问题的维度;
2、本发明任务调度方法利用WOA算法收敛速度快的优点减少了求解每组精确解的时间,合并每个组的方案生成最终的调度方案,从而达到降低数据中心能耗和任务总执行时间的目的。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明任务调度方法流程图;
图2是本发明任务调度方法中的WOA算法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
一种基于WOA算法的雾计算应用程序任务调度方法,如图1所示,任务调度方法包括以下步骤:
步骤1,对任务进行排序
首先对输入的任务进行排序,设已经排过序的任务为{Task1,Task2,Task3,...Taskn},任务序列中,其中1,2,3,...n为下标,下标越大的任务代表预期消耗的能量越大。
步骤2,对虚拟机进行排序
对输入的虚拟机进行排序,设排过序的虚拟机为{VM1,VM2,VM3...VMn},虚拟机序列中,其中1,2,3,...n为下标,下标越大的虚拟机单位时间内执行任务所消耗的能量越大。
步骤3,对任务与虚拟机进行分组
对任务以及虚拟机进行分组,假设任务数量和虚拟机数量都为n个,将虚拟机分成k组,任务分成k组,每一组的虚拟机数量为s个,任务数量为s个,分组后的虚拟机序列为{VM1,VM2...VMs},{VMs+1,VMs+2...VM2s}...{VMn-s+1,VMn-s+2...VMn}。
分组后的任务为:
{Task1,Task2...Tasks},{Tasks+1,Tasks+2...Task2s}...{Taskn-s+1,Taskn-s+2...Taskn}。
步骤4,寻找粗略的调度方案
将{Task1,Task2...Tasks}分配到虚拟机组{VMn-s+1,VMn-s+2...VMn},将任务{Tasks+1,Tasks+2...Task2s}分配到虚拟机组{VMn-2s+1,VMn-2s+2...VMn-s},形成一个匹配组,以此类推。
步骤5,应用WOA算法寻找每个组的精确调度方案
S1:初始化
对每个匹配组采用用WOA算法寻找每个组的精确调度方案,如图2所示,首先进行初始化,设置目标函数如下面所示:
其中Energy为总的能源消耗,Time为总的计算时间,μ1和μ2分别为能耗和时间的权重,设置迭代次数Maxiteration,设置种群个体的数量Populationsize,以上具体的参数值可以根据实际需求进行设置,个体的维度为s,每个维度的取值范围为[1,s]。
S2:常规更新位置
当P>0.5时,使用公式(5)和(6)更新个体的位置:
S3:个体更新完成后,根据适应度函数计算个体的适应度值,对比所有个体的适应度值,更新全局最优位置。
S4:突变多项式机制
更新个体进入突变多项式机制,使用公式(7)更新个体当前的位置:
S5:个体更新完成后,根据适应度函数计算个体的适应度值,对比所有个体的适应度值,更新全局最优位置。
S6:迭代是否完成
判断当前的迭代次数是否达到最大迭代次数,未完成迭代次则返回步骤S2,完成最大迭代次数则退出迭代。
步骤6,合并每组的调度方案生成最后的调度方案
迭代次数达到最大迭代次数后,输出每组的解决方案,合并成最终的解决方案。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (6)
1.一种基于WOA算法的雾计算应用程序任务调度方法,其特征在于,所述任务调度方法包括以下步骤:
步骤1,对任务进行排序;
步骤2,对虚拟机进行排序;
步骤3,对任务与虚拟机进行分组;
步骤4,寻找粗略的调度方案;
步骤5,应用WOA算法寻找每个组的精确调度方案;
步骤6,合并每组的调度方案生成最后的调度方案。
2.根据权利要求1所述的一种基于WOA算法的雾计算应用程序任务调度方法,其特征在于,所述对任务进行排序,首先对输入的任务进行排序,设已经排过序的任务为{Task1,Task2,Task3,...Taskn},任务序列中,其中1,2,3,...n为下标,下标越大的任务代表预期消耗的能量越大。
3.根据权利要求2所述的一种基于WOA算法的雾计算应用程序任务调度方法,其特征在于,所述对虚拟机进行排序,设排过序的虚拟机为{VM1,VM2,VM3...VMn},虚拟机序列中,其中1,2,3,...n为下标,下标越大的虚拟机单位时间内执行任务所消耗的能量越大。
4.根据权利要求3所述的一种基于WOA算法的雾计算应用程序任务调度方法,其特征在于,所述对任务与虚拟机进行分组,假设任务数量和虚拟机数量都为n个,将虚拟机分成k组,任务分成k组,每一组的虚拟机数量为s个,任务数量为s个,分组后的虚拟机序列为{VM1,VM2...VMs},{VMs+1,VMs+2...VM2s}...{VMn-s+1,VMn-s+2...VMn};
所述分组后的任务为:
{Task1,Task2...Tasks},{Tasks+1,Tasks+2...Task2s}...{Taskn-s+1,Taskn-s+2...Taskn}。
5.根据权利要求4所述的一种基于WOA算法的雾计算应用程序任务调度方法,其特征在于,所述寻找粗略的调度方案,将{Task1,Task2...Tasks}分配到虚拟机组{VMn-s+1,VMn-s+2...VMn},将任务{Tasks+1,Tasks+2...Task2s}分配到虚拟机组{VMn-2s+1,VMn-2s+2...VMn-s},形成一个匹配组,以此类推。
6.根据权利要求5所述的一种基于WOA算法的雾计算应用程序任务调度方法,其特征在于,所述应用WOA算法寻找每个组的精确调度方案,操作步骤如下:
S1:初始化
首先进行初始化,设置目标函数如下面所示:
其中Energy为总的能源消耗,Time为总的计算时间,μ1和μ2分别为能耗和时间的权重,设置迭代次数Maxiteration,设置种群个体的数量Populationsize,以上具体的参数值可以根据实际需求进行设置,个体的维度为s,每个维度的取值范围为[1,s];
S2:常规更新位置
当P>0.5时,使用公式(5)和(6)更新个体的位置:
S3:个体更新完成后,根据适应度函数计算个体的适应度值,对比所有个体的适应度值,更新全局最优位置;
S4:突变多项式机制
更新个体进入突变多项式机制,使用公式(7)更新个体当前的位置:
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