基于进化多目标优化的云工作流调度方法研究

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1、基于进化多目标优化的云工作流调度方法研究作者姓名郭浩东指导教师姓名、职称戚玉涛副教授申请学位类别工学硕士万方数据万方数据学校代码10701学号1403121697分类号TP30密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于进化多目标优化的云工作流调度方法研究作者姓名：郭浩东一级学科：计算机科学与技术二级学科：计算机应用技术学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：戚玉涛副教授学院：计算机学院提交日期：2017年6月万方数据万方数据ResearchonCloudWorkflowSchedulingAlgorithmBasedonEvolutionaryMulti-objectiveOp

2、timizationofXIDIANUNIVERSITYAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinComputerApplicationTechnologyByHaodongGuoSupervisor:YutaoQiTitle:AssociateProfessorJune2017万方数据万方数据西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取

3、得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采

4、用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：万方数据万方数据摘要摘要云计算作为最新的分布式系统模型，提供了易于访问、灵活可扩展的软硬件服务，这使得用户不必再浪费过多的精力用于底层的软硬件管理而专注于问题的求解，云计算环境中海量的计算资源也很好的满足了日益增长的用户需求；对于复杂问题，工作流提供了一种简单有效的实现方式，工作流也可以充分利用云计算环境中位于不同地理位置的计算资源，这也使得越来越多的用户开始在云计算环境部署并执行

5、用于求解复杂问题的工作流任务。在云计算环境下，如何经济高效的给工作流任务分配合适的计算资源，是云计算服务提供商亟需解决的关键问题，而以往的调度方法往往只考虑单方面的诉求，如最小化运行时间或者最小化运行花费，这种调度方式已经不适用于云计算环境，因为云计算环境按需付费的特点，使得用户总是渴望在得到最好服务的同时花费最少的代价，市场化的云计算也使得云服务提供商必须考虑用户的这种诉求，以获得更好的用户体验和竞争优势，在这种情形下基于多目标优化的云工作流调度问题就显得越发重要。本文的主要工作如下：（1）进行了云工作流调度目标的冲突性分析。具有冲突性目标的选取是多目标优化的基础，现有多

6、目标优化的云工作流调度在选择目标时具有一定的主观性，这些目标之间的关系如何，往往不得而知，若是优化两个相关性很强的调度目标在很大程度上会影响多目标优化技术的求解效果，基于此本文在调研现有相关云工作流调度研究文献的基础上，提炼出六种常用的云工作流调度目标，并对这六个目标进行冲突性分析，冲突性分析结果可以用于指导多目标优化的云工作流调度的目标选择。因为云工作流调度问题是典型的NP难问题，其决策空间是指数级别的，本文采用正交试验设计来获得决策空间均匀有代表性的决策样本，并在云工作流调度模型的基础上评估这些决策样本对应的目标函数值，鉴于云工作流调度目标之间不是简单的线性关系，本文采

7、用一种非线性冲突性指标来分析云工作流调度目标之间的冲突性，并在目标冲突性分析的基础上建立了基于时间和执行代价的云工作流调度模型以及基于时间和传输代价的云工作流调度模型。（2）提出了基于权向量调整和局部搜索的MOEA/D（MultiobjectiveEvolutionaryAlgorithmBasedonDecomposition）算法，并将该算法分别应用在基于时间和执行代价的云工作流调度模型以及基于时间和传输代价的云工作流调度模型。在求解多目标优化问题时，往往希望获得一组在目标空间分布较为均匀的Pareto占优解，