Page 108 - 《软件学报》2021年第12期

3772 Journal of Software 软件学报 Vol.32, No.12, December 2021

Table 1 Related variables of evolutionary dynamic equation and their representative meanings
表 1 进化动力方程相关变量及代表意义
变量 描述
v 按微结构级 DVFS 配置或动态能耗特征划分的云处理器类型
n k 异构众核体系中计算集群个数
k h 集群 k 中执行任务的计算节点
k
h n 集群 k 中执行任务的计算节点个数
v
i F 能耗型 v(v∈{1,2,3})处理器的实时工作频率
F n 能耗型 v(v∈{1,2,3})处理器可应用的工作频率集合的元素个数
v
v
load v 能耗型 v(v∈{1,2,3})处理器以工作频率 F 运行时动态功耗相关系数
i
v
(F v ) 满载的能耗型 v(v∈{1,2,3})处理器被强制按工作频率 F 运行时实验获取的动态功耗
δ + i i
v
(F v ) 空载的能耗型 v(v∈{1,2,3})处理器被强制按工作频率 F 运行时实验获取的动态功耗
δ − i i
N θ Ins 虚拟机θ必须要执行的指令数目
,θ
ω k h 计算节点 k h 映射的虚拟机θ每秒按工作频率 F 运行时可处理的指令数目
v
, i F v
i
h k +
τ v 计算机点 k h∈R 的最大计算力
k +
ϖ h 映射到计算节点 k h∈R 的虚拟机数目
j
o i 任务α i(i∈{1,…,m})对第 j(j∈{1,…,q})项安全的需求权重
i s 任务α i(i∈{1,…,m})第 j(j∈{1,…,q})项安全需求可获取的安全增益
j
ρ i 任务α i(i∈{1,…,m})是否被调度
定义 3(可扩展性). 对可具动态电压频率缩放的异构众核处理器体系,扩展性(用 Scal(φ))表示)代表现运行
的所有计算节点的最大计算潜力,亦即暂不新增计算节点情况下的平均计算力.
+
具体讲,扩展性取决于计算机点 k h ∈R 的最大计算力以及当前计算力:
Scal ()φ k n n h k (τ = k h − ω k h ,θ ) k n n k ) (3)
{∑∑ h = 1 v , i F v } (∑ k = 1 h
1
=
k
定义 4(系统鲁棒性). 为预防网络故障和黑客攻击,系统鲁棒性(用 Robust(φ))表示)是异构实时调度 QoS 评
价的又一重要指标.
+
具体可解释为每个计算节点的虚拟机平均映射数目,或者计算节点 k h ∈R 失联,需要迁移或移植的虚拟机
数目:
Robust ()φ ( k k n = 1 n h k = 1 ϖ = k h )∑∑ h (∑ k k n = 1 n k h ) (4)
定义 5(安全增益). 异构实时调度 QoS 又一重要指标是最大化保证所有可调度任务的安全性.鉴于云服务
安全需求的差异化,某一任务(用α i (i∈{1,…,m})表示)的安全增益可定义为公式(5):
j
χφ q o s j (5)
i () = ∑ j = 1 i i
进而,所有任务的安全增益(用 Security(φ)表示)可定义为公式(6):
j
()φ Security m ρ = χ ∑ m ρ = q =∑ (o s j ) (6)
= 1 i i = i 1 ∑ i i j 1 i i
公式(6)中,针对实时任务要求存在不能满足的情况(比如服务延迟或负载约束等),ρ i (i∈{1,…,m})表示任务
α i (i∈{1,…,m})是否被调度:ρ i =1(i∈{1,…,m})表示任务α i (i∈{1,…,m})被调度;反之,ρ i =0(i∈{1,…,m})表示任务α i
(i∈{1,…,m})没被调度.
自适应绿色调度的目标就是在满足 QoS 强约束的同时,寻求调度方案(φ∈Φ),使时效、能效收益最优,系统
鲁棒性最小,以及可扩展性、安全性最强等.综合上述各类指标量化定义,本文进化动力方程如公式(7)所示(Λ i
表示 QoS 指标的权重因子):
()φ = Min[Λ G 1 D _energy ( )φ ⋅ Λ 2 R _ ()φ + Λ ⋅ 3 Robust ( )φ +time Λ ⋅ 4 ()φ − Λ ⋅ 5 ⋅ Security ()]φ −Scal (7)
φΦ∈