[发明专利]一种基于任务主副本和重提交结合的云计算资源混合式容错调度方法

说明书

技术领域

本发明属于云计算资源调度技术领域，特别地，涉及一种基于任务主副本和重提交结合的云计算资源混合式容错调度方法。

背景技术

近年来，由于按需弹性提供服务、较强的通用性和可扩展性等特点，云计算已经得到了越来越多的政府和行业的认可与使用。在云计算系统的实际使用过程中，由于提供服务的虚拟机之间共享和竞争物理机资源、任务过载等原因，不可避免的引起资源问题，从而给资源提供者和使用者均造成不同程度的损失。因此，在云计算系统中，结合云计算系统和任务的特征，设计相应的容错策略，从而在满足用户需求的同时保证云系统各类资源高效、稳定的运行就显得尤为重要。

在云计算及其他的分布式计算系统中针对资源故障问题，重提交和主副本是两种常用的容错方法。重提交策略是将在执行过程中遇到资源故障的任务再次提交给原来的或新的资源来实现容错，具有资源利用率高但故障处理所需时间长的特点。主副本策略则是在任务的调度阶段就为各个任务设置相应的副本，并将主本和副本分配到不同的资源上执行，当任务的主本遇到故障而停止时，其副本在其他资源上依然能够得到执行，从而达到容错的效果，具有故障处理时间短但资源利用率低的特点。目前，已有大量的工作利用重提交和主副本策略设计了相应的容错算法，实现了系统的容错能力，但均是采用单一的容错策略，并没有考虑将这两种容错策略进行结合，从而造成任务完成时间延迟和系统资源的浪费。因此基于以上特征，针对云计算系统，将主副本和重提交两种容错策略结合起来，设计合理的云计算资源混合式容错调度方法就显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有云计算系统资源调度采用单一的容错策略，从而造成任务完成时间延迟和系统资源的浪费的问题，提出了一种将主副本和重提交两种容错策略进行结合的云计算资源混合式容错调度方法，有效解决了云计算环境下主副本和重提交两种容错策略的结合问题，在确保任务按时完成的前提下，提高了系统的资源利用率。

基于上述目的，本发明提供的技术方案包括离线调度阶段和在线调度与调整阶段，具体如下：

(a)离线调度阶段：

(1)用户提交到云计算系统中的一组非抢占、非周期的独立任务T＝{t₁,t₂,…,t_n}，每个任务t_i具有三个属性，分别为：到达时间ST(t_i)、任务的结束时间DL(t_i)和任务的计算量MI(t_i)。

(2)云计算系统向用户提供M类虚拟机VM＝{vmt₁,vmt₂,…,vmt_m,…,vmt_M}。同一类型vmt_m的所有虚拟机具有相同的处理速度vmp_m。任务t_i在第m类虚拟机上的执行时间为所有的虚拟机均处于同一数据中心或者区域，虚拟机之间的网络带宽基本相同。通过虚拟化技术，云计算系统可以提供无限的资源，因此对同一类型的虚拟机数量没有限制且任务可租赁的虚拟机数量也没有限制。当创建一个虚拟机时，在该虚拟机可用之前，系统需要一定的时间来完成相应的初始化工作，该时间表示为delay。预订的虚拟机仅在其预订服务时间内可用，在预订服务时间之后，该虚拟机将立即关闭，从而改善系统的能量消耗和资源利用率。

(3)对于用户提交的任务，云计算系统从任务信息和云计算资源的特征出发，根据任务接受判断函数，决定是否接受用户提交的任务，具体为：对于任务t_i，任务接受判断函数定义为

如果任务t_i的任务信息能够满足上述任务接受判断函数，则云计算系统接受该任务，否则云计算系统拒绝该任务。

(4)对于云计算系统接受的各任务，根据容错策略选择函数1，选择相应的容错策略，具体为：对于任务t_i，容错策略选择函数1定义为

DL(t_i)-ST(t_i)≥2×(delay+MET(t_i))，