基于價格反饋機制的網(wǎng)格任務(wù)管理研究

4 基于價格反饋機制的調(diào)度策略
在提交任務(wù)隊列ATQ中，改變傳統(tǒng)的先來先服務(wù)(FCFS)和短作業(yè)優(yōu)先(SJFS)的調(diào)度思想，在任務(wù)進(jìn)入提交隊列時，對任務(wù)的執(zhí)行時間進(jìn)行估算，具體實現(xiàn)為：

式中，k為任務(wù)需求資源的數(shù)量；mi為該資源的任務(wù)需求量；fi為需求資源量級權(quán)重，是由資源的需求量的范圍等級決定；vi為該資源的平均執(zhí)行速率。
在得到任務(wù)的預(yù)算時間后，根據(jù)任務(wù)描述的時間要求，進(jìn)行差值運算，所得到的剩余時間作為調(diào)度任務(wù)的依據(jù)。每次選取提交隊列中剩余時間最少的任務(wù)進(jìn)行調(diào)度。
在TSC的調(diào)度策略中引入經(jīng)濟學(xué)的價格凋控機制，在任務(wù)調(diào)度時，選擇可滿足任務(wù)的價格最低資源進(jìn)行調(diào)度。在任務(wù)的調(diào)度過程中，主要有兩個關(guān)鍵因素：一個是有效資源，其定義為：對于各個資源節(jié)點，根據(jù)任務(wù)描述，過濾該節(jié)點的所有空閑資源，凡是符合任務(wù)需求的資源稱為有效資源；二是價格制定。價格的形成取決于諸多因素，對于一個任務(wù)來說，其定價公式：

式中，A是資源的價格因子；M是資源的基本因子；η1、η2、η3、η4分別是任務(wù)完成好、中、差及未完成的質(zhì)量因子；n、m、k、l是與質(zhì)量因子對應(yīng)的次數(shù)：α是資源的服務(wù)等級；P是當(dāng)前資源的調(diào)度價格；ω是資源聯(lián)合工作方式系數(shù)，β是聯(lián)合工作資源節(jié)點的數(shù)量；t為該資源節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)權(quán)重。
根據(jù)這兩個關(guān)鍵因素，TSC在每次任務(wù)調(diào)度時，首先對各個資源節(jié)點的資源進(jìn)行篩選，獲取具有有效資源的資源節(jié)點信息，然后根據(jù)各個資源節(jié)點的資源價格參數(shù)、服務(wù)質(zhì)量參數(shù)及其當(dāng)前各節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等參數(shù)制定任務(wù)調(diào)度價格，然后選取價格最小的資源分配方案進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。如果沒有任何一個資源節(jié)點可以滿足任務(wù)中單一資源需求，則先獲取每個資源節(jié)點該資源的單位價格，然后按照由低到高的順序，將任務(wù)發(fā)放到各個資源節(jié)點直到完全滿足需求為止。
經(jīng)過TSC調(diào)度過的任務(wù)從ATQ中移出投放到STQ隊列中去。此時，DTC根據(jù)各個任務(wù)的調(diào)度安排，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)集的副本傳輸?shù)较鄳?yīng)的資源節(jié)點。任務(wù)在各個資源節(jié)點執(zhí)行時，如果發(fā)生異常，并在規(guī)定的時間內(nèi)無法繼續(xù)執(zhí)行，則中斷任務(wù)，向該任務(wù)的任務(wù)調(diào)度節(jié)點發(fā)送錯誤報告。該任務(wù)調(diào)度節(jié)點根據(jù)錯誤報告，首先重新調(diào)度STQ隊列中的中斷任務(wù)，此時該任務(wù)的調(diào)度優(yōu)先級大于ATQ中任何任務(wù)的優(yōu)先級。成功調(diào)度后，在STQ隊列中恢復(fù)該任務(wù)的執(zhí)行，同時在TFO隊列中加入中斷任務(wù)信息及其相應(yīng)中斷錯誤信息。若任務(wù)成功完成，則將STQ隊列中的對應(yīng)任務(wù)移出，同時將任務(wù)及其相關(guān)完成狀況信息加入到TFQ隊列中。
TFQ隊列即任務(wù)反饋隊列，主要記錄各個已完成任務(wù)的反饋信息。PFC根據(jù)這些信息，調(diào)整各個節(jié)點的價格參數(shù)，其主要功能是將完成質(zhì)量好、執(zhí)行效率高的資源節(jié)點的價格參數(shù)降低，使其更容易被調(diào)度；提升完成質(zhì)量低、執(zhí)行效率低的資源節(jié)點的價格參數(shù)，使其難以調(diào)度；在執(zhí)行任務(wù)時，由于自身異常發(fā)生錯誤而中斷任務(wù)執(zhí)行的資源節(jié)點。不僅大幅度提升其價格參數(shù)，還要對其在該任務(wù)執(zhí)行中造成價格虧損進(jìn)行懲罰處理。價格反饋機制雖然改變資源節(jié)點的價格參數(shù)，但它對任務(wù)調(diào)度的選取沒有絕對決定作用，因為在調(diào)度過程中，資源的選取不僅與各個資源節(jié)點的一系列價格參數(shù)有關(guān)，還與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、資源空閑率以及是否是有效資源等因素有關(guān)。對于由聯(lián)合參數(shù)決定的價格，它不僅反映當(dāng)前時間段內(nèi)各個資源節(jié)點的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，而且反映各個資源節(jié)點間的負(fù)載均衡及其網(wǎng)絡(luò)傳輸效應(yīng)。這樣服務(wù)質(zhì)量不好，價格參數(shù)高的資源節(jié)點也會伴隨著網(wǎng)格環(huán)境中任務(wù)的數(shù)量增加而重新被調(diào)度，從而通過任務(wù)執(zhí)行，改變自身的價格參數(shù)。因此，各個資源節(jié)點同類資源的價格參數(shù)不盡相同，也是動態(tài)變化，它總是隨著任務(wù)的執(zhí)行而不斷改變，是資源站點服務(wù)近期服務(wù)質(zhì)量的標(biāo)志。
在該調(diào)度模型中，資源的選取所依據(jù)的價格并不等同于網(wǎng)格服務(wù)計費中的實際價格。它只是一種服務(wù)質(zhì)量與負(fù)載平衡反應(yīng)的測度。通過價格的調(diào)控，使需調(diào)度的任務(wù)總是選取當(dāng)前綜合性能最合理的資源節(jié)點，而不是單一的性能最好或是資源空閑率最大的節(jié)點。

5 結(jié)束語
T2DSM網(wǎng)格調(diào)度模型的設(shè)計以及基于價格反饋機制的調(diào)度策略，是將網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度時的各個要素通過經(jīng)濟學(xué)中的價格機制來反應(yīng)，通過不同時刻下各個資源節(jié)點的價格的動態(tài)變化以及任務(wù)完成后資源的價格反饋調(diào)整，實現(xiàn)任務(wù)與資源的實時、科學(xué)合理匹配，符合網(wǎng)格環(huán)境下資源使用的負(fù)載平衡及用戶對任務(wù)的服務(wù)質(zhì)量需求。