基于改進(jìn)的遺傳算法的云計(jì)算資源調(diào)度算法研究

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1、中文圖書分類號(hào)：TP391密級(jí)：公開UDC：004學(xué)校代碼：10005碩士學(xué)位論文MASTERALDISSERTATION論文題目：基于改進(jìn)的遺傳算法的云計(jì)算資源調(diào)度算法研究論文作者：仇瑞琪學(xué)科：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師：竹翠論文提交日期：2016年6月UDC：004學(xué)校代碼：10005中文圖書分類號(hào)：TP391學(xué)號(hào)：S201307104密級(jí)：公開北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文題目：基于改進(jìn)的遺傳算法的云計(jì)算資源調(diào)度算法研究英文題目：STUDYOFCLOUDCOMPUTINGRESOURCEMANAGEMENTALGORITHMBASEDONIMPROVEDGENETICALGORIT

2、HM論文作者：仇瑞琪學(xué)科專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)研究方向：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士指導(dǎo)教師：竹翠所在單位：計(jì)算機(jī)學(xué)院答辯日期：2016年6月授予學(xué)位單位：北京工業(yè)大學(xué)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得北京工業(yè)大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。簽名：仇瑞琪日期：2016年6月20日關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解北京工業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使

3、用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。(保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定)簽名：仇瑞琪日期：2016年6月20日導(dǎo)師簽名：竹翠日期：2016年6月20日摘要摘要云計(jì)算是一種用戶可按需分配及自主配置的新型資源池，這種技術(shù)可以為用戶提供計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等虛擬資源。作為一種為用戶提供商業(yè)服務(wù)的技術(shù)，如何合理調(diào)度系統(tǒng)資源是云計(jì)算中的關(guān)鍵問(wèn)題。由于云計(jì)算具有異構(gòu)性、動(dòng)態(tài)性、大規(guī)模性等特性，因此應(yīng)考慮如何對(duì)資源進(jìn)行合理的調(diào)度，使用戶在短時(shí)間內(nèi)獲取資源。同時(shí)，在調(diào)度中如何盡可能地提高資源利

4、用率、降低能耗，也是一個(gè)急需解決的問(wèn)題。本文實(shí)現(xiàn)了基于遺傳算法的云計(jì)算資源調(diào)度算法。遺傳算法是一種具有隨機(jī)化特性的全局優(yōu)化搜索算法，它借鑒自然界優(yōu)勝劣汰的進(jìn)化規(guī)律。由于其整體搜索策略和優(yōu)化搜索方法在工作時(shí)不依賴其它輔助知識(shí)，遺傳算法具有很強(qiáng)的通用性。同時(shí)，遺傳算法在解決NP問(wèn)題時(shí)有優(yōu)異的表現(xiàn)，因此它被廣泛應(yīng)用在大規(guī)模集群的資源調(diào)度問(wèn)題中。在滿足用戶需求的基礎(chǔ)上，為了節(jié)約能耗，最大程度產(chǎn)生最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益，本文在適應(yīng)度函數(shù)中引入經(jīng)濟(jì)效益約束、服務(wù)等級(jí)協(xié)議（ServiceLevelAgreement,SLA）約束和能耗約束，使得調(diào)度策略能夠讓虛擬機(jī)在最合適的物理機(jī)上進(jìn)行創(chuàng)建。由于遺傳算法的

5、搜索策略，可能會(huì)過(guò)早進(jìn)入局部最優(yōu)從而難以走向全局最優(yōu)，本文采用Tabu禁忌搜索（TabuSearch,TS）算法對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化。TS算法是一種逐步搜索全局最優(yōu)化的算法，模擬人類智力發(fā)展的過(guò)程。在TS算法中，一個(gè)高質(zhì)量的初始解可以大大提高其搜索效率，而遺傳算法所獲得的解恰好可以為它提供高質(zhì)量的初始解，因此將遺傳算法和TS算法相結(jié)合能夠很大程度上提高算法性能。本文在遺傳算法的計(jì)算過(guò)程中會(huì)對(duì)進(jìn)入早熟階段進(jìn)行判斷并引入TS算法，將遺傳算法的解作為TS算法的初始輸入。改進(jìn)后的算法在跳出局部最優(yōu)解的同時(shí)，通過(guò)TS算法產(chǎn)生新的鄰域，保證了解的多樣性，使得到的結(jié)果逐步優(yōu)化，最終達(dá)到全局最優(yōu)。本文

6、實(shí)現(xiàn)了基于CloudSim平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)仿真。在CloudSim上將改進(jìn)后的算法與輪詢算法、隨機(jī)分配算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，結(jié)果表明所采用的改進(jìn)的遺傳算法能更好的對(duì)云計(jì)算中的資源進(jìn)行分配，在經(jīng)濟(jì)效益約束、SLA約束、能耗約束等多個(gè)約束條件下權(quán)衡，達(dá)到最優(yōu)調(diào)度的目的。關(guān)鍵字：云計(jì)算；資源調(diào)度；遺傳算法；Tabu禁忌算法；CloudSim-I-AbstractAbstractCloudcomputingisanewtypeofon-demandresourcepoolcanbeconfiguredtoprovideuserswithcomputing,networking,storage,an

7、dothervirtualresources.Asatechnologyprovidinguserswithcommercialservice,rationalschedulingsystemresourcesisthekeytocloudcomputing.Becauseofitsheterogeneous,dynamic,massandothercharacteristics,developersshouldconsiderhowtoreasonabl