農(nóng)民強(qiáng)

摘 要： 為了提高遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中的多媒體資源的訪問(wèn)和檢索能力，實(shí)現(xiàn)教育資源共享，提出一種基于嵌入式優(yōu)先級(jí)列表控制的遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中多媒體資源調(diào)度技術(shù)。分析嵌入式遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的多媒體資源分布的內(nèi)核結(jié)構(gòu)模型，對(duì)資源信息流進(jìn)行非線性時(shí)間序列擬合，采用平滑濾波方法將多媒體資源的執(zhí)行時(shí)間窗口劃分為一組均勻分布的時(shí)隙，在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)資源出入棧的優(yōu)先級(jí)列表控制，實(shí)現(xiàn)資源調(diào)度優(yōu)化。仿真結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)多媒體資源調(diào)度，提高了資源分配的均衡性和資源利用率。

關(guān)鍵詞： 遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)； 多媒體資源； 資源調(diào)度； 嵌入式系統(tǒng)； 優(yōu)先級(jí)列表

中圖分類號(hào)： TN711?34； TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）24?0068?03

Abstract： In order to improve the access and retrieval ability of multimedia resources in the distance education network， and realize the educational resource sharing， a multimedia resource scheduling technology based on control of the embedded priority list is proposed for the remote education network. The kernel structure model of the multimedia resource distribution of the remote education network is analyzed. The nonlinear time series for information flow of the resources is fitted. The smoothing filtering method is adopted to divide execution time window into a set of uniform distribution time slots， so as to realize the priority list control that the resource come in and go out of the stack in the embedded system， and achieve resource scheduling optimization. The simulation results show that the method for multimedia resource scheduling of the remote education network can improve the balance of resource allocation and utilization rate of resources.

Keywords： distance education network； multimedia resource； resource scheduling； embedded system； priority list

0 引 言

遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，大量的教學(xué)資源分布在整個(gè)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間內(nèi)，通過(guò)云存儲(chǔ)和云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源保存和利用，以供用戶隨時(shí)訪問(wèn)和利用多媒體教育資源。遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中的多媒體資源調(diào)度系統(tǒng)采用嵌入式設(shè)計(jì)方法，通過(guò)統(tǒng)一的資源訪問(wèn)接口實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)資源的進(jìn)程管理、內(nèi)存管理和空間分布管理。在進(jìn)行資源調(diào)度中，需要一種有效的多媒體資源調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)和多媒體資源整合，研究多媒體資源調(diào)度技術(shù)，對(duì)提高遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的利用效率和系統(tǒng)可靠性方面具有重要意義[1]。針對(duì)當(dāng)前資源調(diào)度收斂性不好、魯棒性差的問(wèn)題，本文提出基于嵌入式優(yōu)先級(jí)列表控制的遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中多媒體資源調(diào)度技術(shù)。通過(guò)資源調(diào)度的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和算法改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)多媒體資源調(diào)度優(yōu)化。通過(guò)仿真試驗(yàn)進(jìn)行了性能驗(yàn)證，展示了本文設(shè)計(jì)的調(diào)度技術(shù)在提高遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)多媒體資源調(diào)度均衡性和時(shí)效性方面的優(yōu)越性。

1 多媒體資源分布的內(nèi)核結(jié)構(gòu)模型

1.1 遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的多媒體資源的嵌入式分布

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中的多媒體資源調(diào)度優(yōu)化，遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)多媒體資源嵌入式調(diào)度系統(tǒng)的內(nèi)核管理程序分為進(jìn)程管理、訪問(wèn)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理、接口管理、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理等[2]。遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)在多媒體資源調(diào)度環(huán)境下，假設(shè)云計(jì)算下遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理處理機(jī)執(zhí)行多媒體教育資源得到信息準(zhǔn)確查詢概率為：

基于負(fù)載均衡的多媒體資源調(diào)度策略[3]，得到遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中的多媒體資源調(diào)度均衡的標(biāo)準(zhǔn)值和分別表示為：

式中：為多媒體資源調(diào)度等待序列的長(zhǎng)度；為資源分布空間中的訪問(wèn)密度；為數(shù)據(jù)訪問(wèn)空間的幾何參考模型。

1.2 資源信息流的數(shù)據(jù)擬合計(jì)算

對(duì)資源信息流進(jìn)行非線性時(shí)間序列擬合，在資源分布的數(shù)據(jù)聚類中，結(jié)合資源分配的收斂閾值指標(biāo)Convergence Metric得到遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)多媒體教育資源調(diào)度模型中有個(gè)輸入控制參量，個(gè)輸出參量[4]。

定義往返時(shí)延（Round?Trip Time，RTT）表示遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間開(kāi)銷，構(gòu)建多媒體教育資源分簇調(diào)度模型，結(jié)合非線性時(shí)間序列分析方法[5]，得到待調(diào)度的多媒體教育資源的非線性信息流擬合結(jié)構(gòu)為：

式中，為資源分配的鏈路優(yōu)先級(jí)屬性。對(duì)，多媒體資源準(zhǔn)確到達(dá)次調(diào)度中心的閾值分布滿足：

設(shè)M是維的多媒體資源調(diào)度的鏈路層分布系統(tǒng)，表示一個(gè)光滑的陣列流形矢量，對(duì)于，得到多媒體資源調(diào)度的聚類中心函數(shù)為：endprint

通過(guò)對(duì)多媒體資源信息流的數(shù)據(jù)擬合計(jì)算，為進(jìn)行資源調(diào)度提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 資源調(diào)度技術(shù)改進(jìn)

2.1 多媒體資源調(diào)度的時(shí)隙分布優(yōu)化

在進(jìn)行遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的多媒體資源的嵌入式分布計(jì)算和非線性時(shí)間序列擬合的基礎(chǔ)上，進(jìn)行資源調(diào)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文提出基于嵌入式優(yōu)先級(jí)列表控制的遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中多媒體資源調(diào)度技術(shù)。

采用平滑濾波方法將多媒體資源的執(zhí)行時(shí)間窗口劃分為一組均勻分布的時(shí)隙[6]，平滑濾波的系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：

式中：為多媒體教育資源傳輸?shù)呢?fù)載率；為單個(gè)資源輸出的融合測(cè)量誤差；為加權(quán)平均；為本輪調(diào)度到達(dá)遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中心的鏈路衰減；為遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)Sink節(jié)點(diǎn)的均衡分布控制因子；為調(diào)度時(shí)間延遲。

執(zhí)行時(shí)間窗口劃分為一組均勻分布的時(shí)隙，由此得到多媒體資源調(diào)度的時(shí)隙分布的間隔為：

根據(jù)上述時(shí)隙分布，設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)列表，進(jìn)行資源出入棧控制。

2.2 資源出入棧的優(yōu)先級(jí)列表控制

在將執(zhí)行時(shí)間窗口劃分為一組均勻分布的時(shí)隙的基礎(chǔ)上，在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)資源出入棧的優(yōu)先級(jí)列表控制[7]，資源出入?？刂萍s束條件為：

式中：為網(wǎng)絡(luò)分簇能耗RTT平均值；為資源在堆棧中的吞吐量。信息融合中心節(jié)點(diǎn)執(zhí)行多媒體教育資源調(diào)度的前導(dǎo)時(shí)隙定義為：

調(diào)度模型的控制閾值為：

綜上處理，在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的多媒體資源的優(yōu)化調(diào)度。

3 仿真測(cè)試分析

為了驗(yàn)證本文方法在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中的多媒體資源調(diào)度中的應(yīng)用性能，進(jìn)行仿真試驗(yàn)分析。試驗(yàn)采用Matlab仿真設(shè)計(jì)；采用NS?2.27和NS軟件生成多媒體教育資源信息列表，遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)采用JDK1.6，a1Gbps交換網(wǎng)，對(duì)多媒體教育資源的采樣率為 kHz，采樣數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為1 024，初始閾值為0.12，計(jì)算節(jié)點(diǎn)N=50。根據(jù)上述仿真設(shè)計(jì)，進(jìn)行資源調(diào)度的仿真分析，得到待調(diào)度的多媒體資源的時(shí)域擬合結(jié)果如圖1所示。

以圖1采樣的數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，進(jìn)行資源調(diào)度的均衡性測(cè)試和資源利用率對(duì)比，得到結(jié)果如圖2和圖3所示。分析圖2和圖3結(jié)果得知，采用本文方法進(jìn)行多媒體資源調(diào)度，均衡性較好，資源利用率較高。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文提出一種基于嵌入式優(yōu)先級(jí)列表控制的遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中多媒體資源調(diào)度技術(shù)。分析嵌入式遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的多媒體資源分布的內(nèi)核結(jié)構(gòu)模型，對(duì)資源信息流進(jìn)行非線性時(shí)間序列擬合，采用平滑濾波方法將多媒體資源的執(zhí)行時(shí)間窗口劃分為一組均勻分布的時(shí)隙，在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)資源出入棧的優(yōu)先級(jí)列表控制，實(shí)現(xiàn)資源調(diào)度優(yōu)化。分析得出采用該方法進(jìn)行遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)多媒體資源調(diào)度，資源分配的均衡性和資源利用率更高。

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