农业数据云平台下的实例密集型工作流调度算法研究

发布时间：2017-03-30 07:22

  本文关键词：农业数据云平台下的实例密集型工作流调度算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着农业科技的飞速发展,农业科学数据具有了规模巨大、范围广泛、类型多样以及处理时效性强等大数据特征,农业数据云平台应时而生。项目“国家农业科学数据加工与汇交软件系统平台”以农业数据为载体提供一系列审核服务,具有业务流程简单、高并发性、高资源竞争性、高服务质量等特点,属于实例密集型工作流。然而,现有的实例密集型工作流研究缺乏对于农业数据云平台特定用户偏好的QoS参数集定义和表达模型以及相应的调度算法。因此在这个背景之下,本文以提高服务质量为目标,探索农业数据云平台下的实例密集型工作流的调度算法。主要工作如下:1)研究了农业数据云平台下实例密集型工作流系统的体系结构。结合工作流参考模型、云计算系统的体系结构,阐述了如何在云环境搭建工作流系统,进而说明了如何建立农业数据云平台下实例密集型工作流的体系结构。最后结合背景项目的业务流程说明了该系统的运行方式。2)确定了QoS参数集。首先通过对农业科学数据特征及其汇聚模式、实例密集型工作流平台特征、用户对于平台服务质量要求等多方面的分析,选取了能够代表用户偏好的QoS参数。紧接着为这些参数定义了表达模型与数值约束,以此为算法中QoS综合计算提供支持。最后制定了轻量级的QoS参数获取机制,供用户进行设置并方便系统获取参数。3)提出农业数据云平台下基于多QoS的实例密集型工作流调度算法MQISA。首先引入效用函数对QoS参数进行综合计算以优化待调度实例序列,同时使算法具有一定弹性。然后分解总体截止期限并给每个任务分配子期限。最后根据不同的用户偏好类型设置相应的任务分配策略。基于上述研究成果,在WorkflowSim仿真平台上对算法进行仿真实验,设计了两组实验。第一组实验设置了与CTC算法相同的前提,结果表明本算法的任务平均执行成本相比CTC算法降低了17.65%,同时证实了QoS参数的有效性;第二组实验运用三种偏好类型表示用户三种典型倾向,结果表明对于用户对执行时间和执行成本的不同偏好倾向,本算法可以给予较好的支持。
【关键词】：农业科学数据 实例密集型 云工作流 服务质量
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S126;TP301.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 选题背景9-11
• 1.2 工作流调度技术研究现状11-12
• 1.3 工作流调度技术研究在农业数据云平台中面临的挑战12-13
• 1.4 本文的研究内容及主要贡献13-14
• 1.5 本文的组织结构14-17
• 第2章 相关工作17-25
• 2.1 云工作流概述17-19
• 2.1.1 工作流的相关概念17-19
• 2.1.2 云工作流的相关概念及特点19
• 2.2 QoS概述19-21
• 2.2.1 QoS的定义19-20
• 2.2.2 QoS参数模型与控制方法20-21
• 2.3 实例密集型工作流调度算法21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 农业数据云平台下实例密集型工作流系统架构25-33
• 3.1 云计算环境下工作流系统体系结构25-27
• 3.1.1 云计算系统体系结构25-26
• 3.1.2 云工作流系统体系结构26-27
• 3.2 农业数据云平台下的实例密集型工作流体系结构27-30
• 3.3 农业数据云平台下的实例密集型工作流运行实例30-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 QoS参数及其表达模型与获取机制的研究33-41
• 4.1 QoS参数选择目的与原则33-34
• 4.2 QoS参数集的选取及表达模型34-39
• 4.2.1 面向农业科学数据特征的QoS参数集选取及其表达模型34-37
• 4.2.2 面向实例密集型工作流执行特征的QoS参数集选取及其表达模型37-39
• 4.3 轻量级QoS获取机制39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 农业数据云平台下基于多QoS的实例密集型工作流调度算法41-51
• 5.1 工作流模型描述41-42
• 5.1.1 任务模型41-42
• 5.1.2 服务资源模型42
• 5.2 QoS综合策略42-44
• 5.2.1 数据的QoS参数值的获取方式42-43
• 5.2.2 QoS综合计算43-44
• 5.3 农业数据云平台下基于多QoS的实例密集型工作流调度算法44-49
• 5.3.1 算法思想44-45
• 5.3.2 算法流程45-49
• 5.4 本章小结49-51
• 第6章 算法仿真及结果分析51-59
• 6.1 WorkflowSim实验仿真平台51-54
• 6.1.1 WorkflowSim体系架构51-52
• 6.1.2 WorkflowSim仿真扩展52-54
• 6.2 实验仿真54-55
• 6.2.1 工作流实例及QoS参数设置54-55
• 6.2.2 服务资源模拟55
• 6.3 实验分析55-58
• 6.3.1 实验设计和实验指标55-56
• 6.3.2 结果分析56-58
• 6.4 本章小结58-59
• 结论59-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间获得的科研成果65-67
• 致谢67

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