面向用户满意度的组件调度算法研究.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TP393密级：公开UDC：004.7学号：151499面向用户满意度的组件调度算法研究研究生姓名：孙坚运导师姓名：汪芸申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称计算机科学与技术论文答辩日期2018年6月7日二级学科名称计算机科学与技术学位授予日期2018年月日答辩委员会主席吴国新评阅人刘波院盲2018年6月8日硕士学位论文面向用户满意度的组件调度算法研究专业名称：计算机科学与技术研究生姓名：孙坚运导师姓名：汪芸ResearchonComponentSchedulingAlgorithmforUserSatis

2、factionAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYSUNJianyunSupervisedbyProf.WANGYunSchoolofComputerScienceandEngineeringSoutheastUniversityApril2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过

3、的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志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。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文

4、的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要随着互联网的发展，在线服务系统规模迅速扩大，然而摩尔定律逐渐失效，传统单体架构已无法满足日益增长的计算需求，分布式组件化架构逐渐成为行业主流。在线服务系统将单体程序划分成若干个彼此独立、功能单一的服务组件，部署在虚拟机集群中，通过消息通信协同对外提供服务，这种模型称为微服务模型。用户满意度是在线服务系统的核心指标之一，目前针对用户满意度进行组件调度的研究仍非常缺乏。本文针对分布式组件化架构的在线服务系统，分析了终端用

5、户和运营用户的满意度需求，分别提出满意度模型和量化方法：将终端用户每条请求的满意度建模为基于响应时间的分数，按照用户分级赋予请求不同权重，定义满意度效用为所有请求的满意度分数加权和；将运营用户满意度建模为保证终端用户满意度前提下的运营成本，量化为机时数量，即投入节点数量与占用时间的乘积。本文提出最大化满意度效用前提下最小化投入机时数量的调度目标，根据节点池中可用节点数量是否充足将该目标分解为两种情况：（1）节点池充足时，系统可通过动态扩容保证请求无需排队，即响应时间仅为业务逻辑固有的处理时间，此时满意度效用取得最大值，因此仅需最小化投入机时数量。（

6、2）节点池枯竭时，系统无法动态扩容，请求需要排队，由于运营用户已投入全部节点，所以此时仅需最大化请求队列的满意度效用。传统组件部署策略为单节点单组件，通常单个组件不会均衡利用节点的各类资源，因此该策略将造成资源浪费。本文提出了单节点单簇部署策略，即将组件集合划分为多个簇，每个节点上部署一个簇。为了保证组件簇可均衡利用各类资源，本文设计了基于变异系数的组件集合亲缘度模型；由于组件集合分簇问题为NP完全问题，本文设计了遗传算法RBGA计算分簇方案；为了适应系统流量强度变化，本文给出了动态节点伸缩算法RBS；为了最大化请求队列满意度效用，本文提出队列调度

7、算法MLPQ。本文基于PhxRPC开发了原型系统并通过仿真实验评估了上述算法，实验结果表明：RBGA算法的近似比在1.2附近波动；相比于单节点单组件策略，RBS算法可有效减少投入节点数量，最多减少50%；相比于静态优先级调度算法，MLPQ算法可有效提高满意度效用，最多提高30%，结合RBS算法后，系统满意度效用最多可再提高45%。关键词：微服务；组件调度；用户满意度IABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentoftheInternet,thescaleofonlineservicesystemhasrapidlyexpan

8、ded.However,Moore'sLawhasgraduallylostefficacy.Traditionalmon