论文中文题名: | 云环境下混合蚁群算法在任务调度中的研究 |
姓名: | |
学号: | 19207040033 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 081002 |
学科名称: | 工学 - 信息与通信工程 - 信号与信息处理 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工学硕士 |
学位年度: | 2022 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 云计算 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2022-06-20 |
论文答辩日期: | 2022-06-06 |
论文外文题名: | Research on Hybrid Ant Colony Algorithm for Task Scheduling in Cloud Environment |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | Cloud computing ; Task scheduling ; Hybrid ant colony algorithm ; Reinforcement learning ; Workflow |
论文中文摘要: |
随着互联网技术的发展,云用户的规模在不断地增加,大量的任务集中在云端导致任务等待时间过长和云计算系统性能下降,而造成该现象的主要原因是任务调度的不合理,因此对任务调度算法的研究具有重要意义。 蚁群优化算法(Ant Colony Optimization,ACO)在寻找最优路径方面具有良好的表现,常被用于解决云环境下的任务调度问题,但在求解的过程中存在容易陷入局部极值和收敛速度较慢的问题。针对以上问题,本文(1)对传统蚁群算法的启发函数和信息素浓度进行改进,解决算法容易陷入局部极值的问题。首先在启发函数中引入负载均衡因子,对任务分配过于集中在计算能力较强资源的分配概率进行调整;其次引入信息素修正系数,来及时更新资源上累积的信息素浓度,更好地实现蚁群的正反馈机制;(2)设计一种混合蚁群算法(QACO),解决算法初期收敛速度较慢的问题。首先对任务进行优先级的设置,其次通过引入Q-learning算法,对蚁群的初始信息素进行改进,用来增强信息素浓度对蚂蚁选择资源的指导作用,最后结合改进的蚁群算法来实现云环境下的任务调度。 通过使用云仿真平台CloudSim模拟工作流任务的调度,分别对QACO算法、ACO算法、基于资源状态的自适应蚁群优化算法(MACO)以及经典仿生算法粒子群优化(PSO)算法进行实验对比。实验结果表明,在对Montage工作流任务实现大规模任务调度时,在任务执行时间方面,QACO算法较ACO算法、MACO算法和PSO算法分别提高了14.98%、4.90%和17.26%;在资源利用率方面,QACO算法的资源利用率最佳;QACO算法求解目标函数值的精度较ACO算法、MACO算法和PSO算法分别提高了24.36%、12.48%和18.68%,同时算法的收敛速度也显著增加。为验证QACO算法的有效性,分别对工作流任务LIGO和CyberShake进行调度,调度结果同样优于其他三种算法。 |
论文外文摘要: |
With the development of Internet technology, the scale of cloud users is constantly increasing. A large number of tasks are concentrated in the cloud, which leads to a long waiting time for tasks and a decline in the performance of cloud computing system. The main reason for this phenomenon is the unreasonable task scheduling, so it is of great significance to study the task scheduling algorithm. Ant Colony Optimization (ACO) algorithm has a good performance in finding the optimal path, and is often used to solve the task scheduling problem in cloud environment. However, it is easy to fall into local extreme value and slow convergence speed in the process of solving. In view of the above problems, this paper (1) improves the heuristic function and pheromone concentration of traditional ant colony algorithm to solve the problem that the algorithm is easy to fall into local extremum. Firstly, a load balancing factor is introduced into the heuristic function to adjust the assignment probability of resources with strong computing power. Secondly, pheromone correction coefficient is introduced to update the accumulation of pheromone concentration in resources in time, and the positive feedback mechanism of ant colony was better realized. (2) Design a hybrid ant colony algorithm (QACO) to solve the problem of slow convergence in the initial stage of the algorithm. Firstly, the task priority was set. Secondly, the initial pheromone of ant colony is improved by introducing q-learning algorithm to enhance the guiding effect of pheromone concentration on ant resource selection. Finally, the improved ant colony algorithm is combined to realize the task scheduling in cloud environment. By using cloud simulation platform CloudSim to simulate workflow task scheduling, the QACO algorithm, ACO algorithm, resource state-based adaptive ant colony optimization (MACO) algorithm and the classical bionic algorithm particle swarm optimization (PSO) algorithm are compared. Experimental results show that the QACO algorithm improves the execution time of Montage tasks by 14.98%, 4.90% and 17.26% compared with ACO algorithm, MACO algorithm and PSO algorithm, respectively. In terms of resource utilization, QACO algorithm has the best resource utilization. Compared with ACO algorithm, MACO algorithm and PSO algorithm, the accuracy of QACO algorithm to solve the objective function value is improved by 24.36%, 12.48% and 18.68%, respectively, and the convergence speed of the algorithm is also significantly increased. In order to verify the effectiveness of QACO algorithm, the scheduling results of workflow tasks LIGO and CyberShake are also better than the other three algorithms. |
参考文献: |
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中图分类号: | TP18 |
开放日期: | 2022-06-21 |