摘 要 作為一種新型的計算方法，云計算具有很強的擴展性和使用性，因而被學(xué)術(shù)界和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)界重點分析研究。但是云計算系統(tǒng)在現(xiàn)實的運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)嚴(yán)重的能耗浪費問題，而任務(wù)調(diào)度方法的使用對解決能源消耗起到了很大的作用，本文將對這中優(yōu)化能源的管理方法進行分析。

【關(guān)鍵詞】隨機任務(wù) 云計算平臺 能源消耗 優(yōu)化管理

隨著社會的進步和科技的發(fā)展，我國的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了很大的提高，越來越多的行業(yè)和部門都必須利用網(wǎng)絡(luò)來開展工作和學(xué)習(xí)。而云計算平臺為人們提供高效、簡單和安全的計算時，卻總是由于任務(wù)的安排方式不夠科學(xué)，使得云計算系統(tǒng)產(chǎn)生大量的空閑能耗，給個人和企業(yè)的發(fā)展造成了沉重的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。如何能夠充分的使用這些空閑的資源，提高云計算平臺的計算效率，成為人們重點研究的課題。而通過建立云計算系統(tǒng)的模型，掌握其計算的功率和相應(yīng)的時間，然后采取相應(yīng)的任務(wù)調(diào)度策略來控制空閑能耗，使之繼續(xù)發(fā)揮作用能極大的減少能耗的產(chǎn)生，使優(yōu)化的計算平臺更好的發(fā)揮其作用。

1 云計算及調(diào)度算法的分析

1.1 云計算分析

云計算是指在互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)增加、使用和交付模式的基礎(chǔ)上，通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)擴展的虛擬化的資源，它是一種按使用量來完成付費的的計算模式，能夠提供可用的、方便的網(wǎng)絡(luò)訪問，使人們很少參與管理或與服務(wù)供應(yīng)商接觸就能快速的提供可以配置的計算資源。

1.2 調(diào)度算法分析

調(diào)度算法是依據(jù)資源的分配策略制定的一些資源的配置方法，它因為計算系統(tǒng)的不同而有不同的算法。傳統(tǒng)的調(diào)度方法有先到先服務(wù)和輪轉(zhuǎn)法兩種，這兩種計算方法都不能滿足云計算環(huán)境中的類型多樣和用戶增多的調(diào)度需求，因為他們都是建立在前后順序的基礎(chǔ)上來執(zhí)行計算任務(wù)，當(dāng)執(zhí)行前一個任務(wù)時它就占用了后面的資源，而這些占用的資源并沒有被充分的利用，于是造成了嚴(yán)重的能耗損失。而后來設(shè)計出的啟發(fā)式調(diào)度算法，目的是計算更多的任務(wù)和解決更多處理器的調(diào)度問題，但是它在求最優(yōu)解的時候效率非常低下，因此不能用于規(guī)模大、任務(wù)類型多的云計算環(huán)境。

2 隨機任務(wù)和云計算系統(tǒng)的建模

2.1 隨機任務(wù)模型的建立

在進行云計算方面，用戶的需求不是固定不變的，因此云計算系統(tǒng)接受的任務(wù)也是隨機變化的，它包括以下幾點：第一，任務(wù)下達的時間間隔會受到負(fù)指數(shù)分布和Erlang分布的影響。第二，很多用戶提交的服務(wù)很大程度上是相同的，尤其是近期網(wǎng)上比較流行的內(nèi)容，用戶都會非常瘋狂的進行提問。第三，用戶對于同一個問題的提問方式可能都不一樣，因此需要云計算系統(tǒng)根據(jù)計算的要求和模式進行仔細(xì)的篩選，然后分類別進行答復(fù)。對其可以進行以下的模型建立，當(dāng)任務(wù)是以隨機的方式到達云計算系統(tǒng)時，可以用（T，Λ，W）這樣的三元組來表示。而T=[ti|1≤i≤m]代表不同的任務(wù)類型，其中ti代表第i類型的任務(wù)且他們之間是相互獨立的，而1≤i ， j≤m；Λ=[λi|1≤i≤m]表示的是任務(wù)的平均到達效率，其中λi表示在ti單位時間內(nèi)到達的任務(wù)數(shù)量，如果i和j是不相等的，那么λi也不等于λj，而且1≤i ， j≤m；W=[wi|1≤i≤m]代表的是計算的任務(wù)量，Wi代表的是ti類型任務(wù)的計算情況，所以i類計算任務(wù)就可以建立成這樣的數(shù)據(jù)模型（ti，λi，wi），而且在這個過程中ti屬于T，λi屬于Λ，wi屬于W。通過云計算系統(tǒng)的的監(jiān)測數(shù)據(jù)，來分析出任務(wù)達到時的間隔時間，接著采用統(tǒng)計方法進行驗證，來估計它的參數(shù)。

2.2 云計算系統(tǒng)模型的建立

現(xiàn)在很多的云計算系統(tǒng)使用的服務(wù)器是不同類型的，所消耗的功率也是不相同的，所以要清楚了解它們的運算程序需要進行建模來分析，它可以定義為六元組來表示，如（ C， ， Pidle， Ppeak， Umxn），其中各個部分代表的內(nèi)容也是不一樣的，如C=[cj|1≤j≤n]表示的是在云計算系統(tǒng)中計算機的數(shù)量集合，其他的S代表的是計算機的狀態(tài)等等。通過云計算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，能夠?qū)Σ煌?wù)類型的服務(wù)率矩陣Umxn，其他的數(shù)值則可以通過云計算系統(tǒng)的測量來獲取。

3 云計算系統(tǒng)的能耗分析

通過建立隨機任務(wù)模型和云計算系統(tǒng)的模型，能夠清楚的辨別任務(wù)到達云計算平臺的時間和不同的類型，計算系統(tǒng)的計算性能和效率等，掌握了這些詳細(xì)的信息就能夠采取合理的調(diào)度措施。而能耗的降低分為空閑時間優(yōu)化和云計算系統(tǒng)運行時間優(yōu)化兩個方面，當(dāng)在使用空閑優(yōu)化方法時可以用公式E（Energyj）idle= ×E（tj）來進行表示，通過這個公式便可以利用降低計算機的空閑概率 來實現(xiàn)減少空閑能耗的產(chǎn)生，提高云計算平臺的工作效率。而運行時間的優(yōu)化則可以通過公式

來進行表示，通過公式可以將執(zhí)行產(chǎn)生的小型能耗的任務(wù)通過計算機來完成能耗的降低處理。

4 結(jié)束語

通過建立云計算系統(tǒng)的模型，來分析該系統(tǒng)的性能和功率兩個方面的作用，并采用隨機任務(wù)的調(diào)動策略保證了云計算平臺效率的發(fā)揮，同時降低了計算系統(tǒng)在解決計算問題是所學(xué)的能耗，不僅滿足了用戶執(zhí)行時間的要求，也減輕了他們很大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)了用戶總效益值的最大化。

參考文獻

[1]譚一鳴，曾國蓀，王偉.隨機任務(wù)在云計算平臺中能耗的優(yōu)化管理方法[J].軟件學(xué)報，2012（2）.

[2]潘鈺.云計算平臺中的能耗管理方法[D].南京郵電大學(xué)，2013.

[3]李妍霏.云計算中的能耗計量模型和節(jié)能優(yōu)化機制[D].北京郵電大學(xué)，2013.

[4]朱敏.云環(huán)境中面向隨機任務(wù)的用戶效用優(yōu)化模型研究[D].湖南大學(xué)，2013.

[5]何麗，饒俊，趙富強.一種基于能耗優(yōu)化的云計算系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度方法[J].計算機工程與應(yīng)用，2013（20）.

作者簡介

萬亮（1986-），男，江西南昌市人。現(xiàn)就讀同濟大學(xué)軟件學(xué)院研究生。研究方向為計算機軟件工程。

作者單位

同濟大學(xué)軟件學(xué)院 上海市 200096

摘 要 作為一種新型的計算方法，云計算具有很強的擴展性和使用性，因而被學(xué)術(shù)界和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)界重點分析研究。但是云計算系統(tǒng)在現(xiàn)實的運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)嚴(yán)重的能耗浪費問題，而任務(wù)調(diào)度方法的使用對解決能源消耗起到了很大的作用，本文將對這中優(yōu)化能源的管理方法進行分析。

【關(guān)鍵詞】隨機任務(wù) 云計算平臺 能源消耗 優(yōu)化管理

隨著社會的進步和科技的發(fā)展，我國的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了很大的提高，越來越多的行業(yè)和部門都必須利用網(wǎng)絡(luò)來開展工作和學(xué)習(xí)。而云計算平臺為人們提供高效、簡單和安全的計算時，卻總是由于任務(wù)的安排方式不夠科學(xué)，使得云計算系統(tǒng)產(chǎn)生大量的空閑能耗，給個人和企業(yè)的發(fā)展造成了沉重的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。如何能夠充分的使用這些空閑的資源，提高云計算平臺的計算效率，成為人們重點研究的課題。而通過建立云計算系統(tǒng)的模型，掌握其計算的功率和相應(yīng)的時間，然后采取相應(yīng)的任務(wù)調(diào)度策略來控制空閑能耗，使之繼續(xù)發(fā)揮作用能極大的減少能耗的產(chǎn)生，使優(yōu)化的計算平臺更好的發(fā)揮其作用。

1 云計算及調(diào)度算法的分析

1.1 云計算分析

云計算是指在互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)增加、使用和交付模式的基礎(chǔ)上，通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)擴展的虛擬化的資源，它是一種按使用量來完成付費的的計算模式，能夠提供可用的、方便的網(wǎng)絡(luò)訪問，使人們很少參與管理或與服務(wù)供應(yīng)商接觸就能快速的提供可以配置的計算資源。

1.2 調(diào)度算法分析

調(diào)度算法是依據(jù)資源的分配策略制定的一些資源的配置方法，它因為計算系統(tǒng)的不同而有不同的算法。傳統(tǒng)的調(diào)度方法有先到先服務(wù)和輪轉(zhuǎn)法兩種，這兩種計算方法都不能滿足云計算環(huán)境中的類型多樣和用戶增多的調(diào)度需求，因為他們都是建立在前后順序的基礎(chǔ)上來執(zhí)行計算任務(wù)，當(dāng)執(zhí)行前一個任務(wù)時它就占用了后面的資源，而這些占用的資源并沒有被充分的利用，于是造成了嚴(yán)重的能耗損失。而后來設(shè)計出的啟發(fā)式調(diào)度算法，目的是計算更多的任務(wù)和解決更多處理器的調(diào)度問題，但是它在求最優(yōu)解的時候效率非常低下，因此不能用于規(guī)模大、任務(wù)類型多的云計算環(huán)境。

2 隨機任務(wù)和云計算系統(tǒng)的建模

2.1 隨機任務(wù)模型的建立

在進行云計算方面，用戶的需求不是固定不變的，因此云計算系統(tǒng)接受的任務(wù)也是隨機變化的，它包括以下幾點：第一，任務(wù)下達的時間間隔會受到負(fù)指數(shù)分布和Erlang分布的影響。第二，很多用戶提交的服務(wù)很大程度上是相同的，尤其是近期網(wǎng)上比較流行的內(nèi)容，用戶都會非常瘋狂的進行提問。第三，用戶對于同一個問題的提問方式可能都不一樣，因此需要云計算系統(tǒng)根據(jù)計算的要求和模式進行仔細(xì)的篩選，然后分類別進行答復(fù)。對其可以進行以下的模型建立，當(dāng)任務(wù)是以隨機的方式到達云計算系統(tǒng)時，可以用（T，Λ，W）這樣的三元組來表示。而T=[ti|1≤i≤m]代表不同的任務(wù)類型，其中ti代表第i類型的任務(wù)且他們之間是相互獨立的，而1≤i ， j≤m；Λ=[λi|1≤i≤m]表示的是任務(wù)的平均到達效率，其中λi表示在ti單位時間內(nèi)到達的任務(wù)數(shù)量，如果i和j是不相等的，那么λi也不等于λj，而且1≤i ， j≤m；W=[wi|1≤i≤m]代表的是計算的任務(wù)量，Wi代表的是ti類型任務(wù)的計算情況，所以i類計算任務(wù)就可以建立成這樣的數(shù)據(jù)模型（ti，λi，wi），而且在這個過程中ti屬于T，λi屬于Λ，wi屬于W。通過云計算系統(tǒng)的的監(jiān)測數(shù)據(jù)，來分析出任務(wù)達到時的間隔時間，接著采用統(tǒng)計方法進行驗證，來估計它的參數(shù)。

2.2 云計算系統(tǒng)模型的建立

現(xiàn)在很多的云計算系統(tǒng)使用的服務(wù)器是不同類型的，所消耗的功率也是不相同的，所以要清楚了解它們的運算程序需要進行建模來分析，它可以定義為六元組來表示，如（ C， ， Pidle， Ppeak， Umxn），其中各個部分代表的內(nèi)容也是不一樣的，如C=[cj|1≤j≤n]表示的是在云計算系統(tǒng)中計算機的數(shù)量集合，其他的S代表的是計算機的狀態(tài)等等。通過云計算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，能夠?qū)Σ煌?wù)類型的服務(wù)率矩陣Umxn，其他的數(shù)值則可以通過云計算系統(tǒng)的測量來獲取。

3 云計算系統(tǒng)的能耗分析

通過建立隨機任務(wù)模型和云計算系統(tǒng)的模型，能夠清楚的辨別任務(wù)到達云計算平臺的時間和不同的類型，計算系統(tǒng)的計算性能和效率等，掌握了這些詳細(xì)的信息就能夠采取合理的調(diào)度措施。而能耗的降低分為空閑時間優(yōu)化和云計算系統(tǒng)運行時間優(yōu)化兩個方面，當(dāng)在使用空閑優(yōu)化方法時可以用公式E（Energyj）idle= ×E（tj）來進行表示，通過這個公式便可以利用降低計算機的空閑概率 來實現(xiàn)減少空閑能耗的產(chǎn)生，提高云計算平臺的工作效率。而運行時間的優(yōu)化則可以通過公式

來進行表示，通過公式可以將執(zhí)行產(chǎn)生的小型能耗的任務(wù)通過計算機來完成能耗的降低處理。

4 結(jié)束語

通過建立云計算系統(tǒng)的模型，來分析該系統(tǒng)的性能和功率兩個方面的作用，并采用隨機任務(wù)的調(diào)動策略保證了云計算平臺效率的發(fā)揮，同時降低了計算系統(tǒng)在解決計算問題是所學(xué)的能耗，不僅滿足了用戶執(zhí)行時間的要求，也減輕了他們很大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)了用戶總效益值的最大化。

參考文獻

[1]譚一鳴，曾國蓀，王偉.隨機任務(wù)在云計算平臺中能耗的優(yōu)化管理方法[J].軟件學(xué)報，2012（2）.

[2]潘鈺.云計算平臺中的能耗管理方法[D].南京郵電大學(xué)，2013.

[3]李妍霏.云計算中的能耗計量模型和節(jié)能優(yōu)化機制[D].北京郵電大學(xué)，2013.

[4]朱敏.云環(huán)境中面向隨機任務(wù)的用戶效用優(yōu)化模型研究[D].湖南大學(xué)，2013.

[5]何麗，饒俊，趙富強.一種基于能耗優(yōu)化的云計算系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度方法[J].計算機工程與應(yīng)用，2013（20）.

作者簡介

萬亮（1986-），男，江西南昌市人?，F(xiàn)就讀同濟大學(xué)軟件學(xué)院研究生。研究方向為計算機軟件工程。

作者單位

同濟大學(xué)軟件學(xué)院 上海市 200096

摘 要 作為一種新型的計算方法，云計算具有很強的擴展性和使用性，因而被學(xué)術(shù)界和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)界重點分析研究。但是云計算系統(tǒng)在現(xiàn)實的運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)嚴(yán)重的能耗浪費問題，而任務(wù)調(diào)度方法的使用對解決能源消耗起到了很大的作用，本文將對這中優(yōu)化能源的管理方法進行分析。

【關(guān)鍵詞】隨機任務(wù) 云計算平臺 能源消耗 優(yōu)化管理

隨著社會的進步和科技的發(fā)展，我國的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了很大的提高，越來越多的行業(yè)和部門都必須利用網(wǎng)絡(luò)來開展工作和學(xué)習(xí)。而云計算平臺為人們提供高效、簡單和安全的計算時，卻總是由于任務(wù)的安排方式不夠科學(xué)，使得云計算系統(tǒng)產(chǎn)生大量的空閑能耗，給個人和企業(yè)的發(fā)展造成了沉重的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。如何能夠充分的使用這些空閑的資源，提高云計算平臺的計算效率，成為人們重點研究的課題。而通過建立云計算系統(tǒng)的模型，掌握其計算的功率和相應(yīng)的時間，然后采取相應(yīng)的任務(wù)調(diào)度策略來控制空閑能耗，使之繼續(xù)發(fā)揮作用能極大的減少能耗的產(chǎn)生，使優(yōu)化的計算平臺更好的發(fā)揮其作用。

1 云計算及調(diào)度算法的分析

1.1 云計算分析

云計算是指在互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)增加、使用和交付模式的基礎(chǔ)上，通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)擴展的虛擬化的資源，它是一種按使用量來完成付費的的計算模式，能夠提供可用的、方便的網(wǎng)絡(luò)訪問，使人們很少參與管理或與服務(wù)供應(yīng)商接觸就能快速的提供可以配置的計算資源。

1.2 調(diào)度算法分析

調(diào)度算法是依據(jù)資源的分配策略制定的一些資源的配置方法，它因為計算系統(tǒng)的不同而有不同的算法。傳統(tǒng)的調(diào)度方法有先到先服務(wù)和輪轉(zhuǎn)法兩種，這兩種計算方法都不能滿足云計算環(huán)境中的類型多樣和用戶增多的調(diào)度需求，因為他們都是建立在前后順序的基礎(chǔ)上來執(zhí)行計算任務(wù)，當(dāng)執(zhí)行前一個任務(wù)時它就占用了后面的資源，而這些占用的資源并沒有被充分的利用，于是造成了嚴(yán)重的能耗損失。而后來設(shè)計出的啟發(fā)式調(diào)度算法，目的是計算更多的任務(wù)和解決更多處理器的調(diào)度問題，但是它在求最優(yōu)解的時候效率非常低下，因此不能用于規(guī)模大、任務(wù)類型多的云計算環(huán)境。

2 隨機任務(wù)和云計算系統(tǒng)的建模

2.1 隨機任務(wù)模型的建立

在進行云計算方面，用戶的需求不是固定不變的，因此云計算系統(tǒng)接受的任務(wù)也是隨機變化的，它包括以下幾點：第一，任務(wù)下達的時間間隔會受到負(fù)指數(shù)分布和Erlang分布的影響。第二，很多用戶提交的服務(wù)很大程度上是相同的，尤其是近期網(wǎng)上比較流行的內(nèi)容，用戶都會非常瘋狂的進行提問。第三，用戶對于同一個問題的提問方式可能都不一樣，因此需要云計算系統(tǒng)根據(jù)計算的要求和模式進行仔細(xì)的篩選，然后分類別進行答復(fù)。對其可以進行以下的模型建立，當(dāng)任務(wù)是以隨機的方式到達云計算系統(tǒng)時，可以用（T，Λ，W）這樣的三元組來表示。而T=[ti|1≤i≤m]代表不同的任務(wù)類型，其中ti代表第i類型的任務(wù)且他們之間是相互獨立的，而1≤i ， j≤m；Λ=[λi|1≤i≤m]表示的是任務(wù)的平均到達效率，其中λi表示在ti單位時間內(nèi)到達的任務(wù)數(shù)量，如果i和j是不相等的，那么λi也不等于λj，而且1≤i ， j≤m；W=[wi|1≤i≤m]代表的是計算的任務(wù)量，Wi代表的是ti類型任務(wù)的計算情況，所以i類計算任務(wù)就可以建立成這樣的數(shù)據(jù)模型（ti，λi，wi），而且在這個過程中ti屬于T，λi屬于Λ，wi屬于W。通過云計算系統(tǒng)的的監(jiān)測數(shù)據(jù)，來分析出任務(wù)達到時的間隔時間，接著采用統(tǒng)計方法進行驗證，來估計它的參數(shù)。

2.2 云計算系統(tǒng)模型的建立

現(xiàn)在很多的云計算系統(tǒng)使用的服務(wù)器是不同類型的，所消耗的功率也是不相同的，所以要清楚了解它們的運算程序需要進行建模來分析，它可以定義為六元組來表示，如（ C， ， Pidle， Ppeak， Umxn），其中各個部分代表的內(nèi)容也是不一樣的，如C=[cj|1≤j≤n]表示的是在云計算系統(tǒng)中計算機的數(shù)量集合，其他的S代表的是計算機的狀態(tài)等等。通過云計算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，能夠?qū)Σ煌?wù)類型的服務(wù)率矩陣Umxn，其他的數(shù)值則可以通過云計算系統(tǒng)的測量來獲取。

3 云計算系統(tǒng)的能耗分析

通過建立隨機任務(wù)模型和云計算系統(tǒng)的模型，能夠清楚的辨別任務(wù)到達云計算平臺的時間和不同的類型，計算系統(tǒng)的計算性能和效率等，掌握了這些詳細(xì)的信息就能夠采取合理的調(diào)度措施。而能耗的降低分為空閑時間優(yōu)化和云計算系統(tǒng)運行時間優(yōu)化兩個方面，當(dāng)在使用空閑優(yōu)化方法時可以用公式E（Energyj）idle= ×E（tj）來進行表示，通過這個公式便可以利用降低計算機的空閑概率 來實現(xiàn)減少空閑能耗的產(chǎn)生，提高云計算平臺的工作效率。而運行時間的優(yōu)化則可以通過公式

來進行表示，通過公式可以將執(zhí)行產(chǎn)生的小型能耗的任務(wù)通過計算機來完成能耗的降低處理。

4 結(jié)束語

通過建立云計算系統(tǒng)的模型，來分析該系統(tǒng)的性能和功率兩個方面的作用，并采用隨機任務(wù)的調(diào)動策略保證了云計算平臺效率的發(fā)揮，同時降低了計算系統(tǒng)在解決計算問題是所學(xué)的能耗，不僅滿足了用戶執(zhí)行時間的要求，也減輕了他們很大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)了用戶總效益值的最大化。

參考文獻

[1]譚一鳴，曾國蓀，王偉.隨機任務(wù)在云計算平臺中能耗的優(yōu)化管理方法[J].軟件學(xué)報，2012（2）.

[2]潘鈺.云計算平臺中的能耗管理方法[D].南京郵電大學(xué)，2013.

[3]李妍霏.云計算中的能耗計量模型和節(jié)能優(yōu)化機制[D].北京郵電大學(xué)，2013.

[4]朱敏.云環(huán)境中面向隨機任務(wù)的用戶效用優(yōu)化模型研究[D].湖南大學(xué)，2013.

[5]何麗，饒俊，趙富強.一種基于能耗優(yōu)化的云計算系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度方法[J].計算機工程與應(yīng)用，2013（20）.

作者簡介

萬亮（1986-），男，江西南昌市人?，F(xiàn)就讀同濟大學(xué)軟件學(xué)院研究生。研究方向為計算機軟件工程。

作者單位

同濟大學(xué)軟件學(xué)院 上海市 200096