基于價(jià)格反饋機(jī)制的網(wǎng)格任務(wù)管理研究

4 基于價(jià)格反饋機(jī)制的調(diào)度策略
在提交任務(wù)隊(duì)列ATQ中，改變傳統(tǒng)的先來(lái)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(duì)列時(shí)，對(duì)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行估算，具體實(shí)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(jí)權(quán)重，是由資源的需求量的范圍等級(jí)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(shí)間后，根據(jù)任務(wù)描述的時(shí)間要求，進(jìn)行差值運(yùn)算，所得到的剩余時(shí)間作為調(diào)度任務(wù)的依據(jù)。每次選取提交隊(duì)列中剩余時(shí)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(jì)學(xué)的價(jià)格凋控機(jī)制，在任務(wù)調(diào)度時(shí)，選擇可滿足任務(wù)的價(jià)格最低資源進(jìn)行調(diào)度。在任務(wù)的調(diào)度過(guò)程中，主要有兩個(gè)關(guān)鍵因素：一個(gè)是有效資源，其定義為：對(duì)于各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)，根據(jù)任務(wù)描述，過(guò)濾該節(jié)點(diǎn)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(jià)格制定。價(jià)格的形成取決于諸多因素，對(duì)于一個(gè)任務(wù)來(lái)說(shuō)，其定價(jià)公式：

式中，A是資源的價(jià)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(duì)應(yīng)的次數(shù)：α是資源的服務(wù)等級(jí)；P是當(dāng)前資源的調(diào)度價(jià)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(diǎn)的數(shù)量；t為該資源節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)權(quán)重。
根據(jù)這兩個(gè)關(guān)鍵因素，TSC在每次任務(wù)調(diào)度時(shí)，首先對(duì)各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)的資源進(jìn)行篩選，獲取具有有效資源的資源節(jié)點(diǎn)信息，然后根據(jù)各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)的資源價(jià)格參數(shù)、服務(wù)質(zhì)量參數(shù)及其當(dāng)前各節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等參數(shù)制定任務(wù)調(diào)度價(jià)格，然后選取價(jià)格最小的資源分配方案進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。如果沒(méi)有任何一個(gè)資源節(jié)點(diǎn)可以滿足任務(wù)中單一資源需求，則先獲取每個(gè)資源節(jié)點(diǎn)該資源的單位價(jià)格，然后按照由低到高的順序，將任務(wù)發(fā)放到各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)直到完全滿足需求為止。
經(jīng)過(guò)TSC調(diào)度過(guò)的任務(wù)從ATQ中移出投放到STQ隊(duì)列中去。此時(shí)，DTC根據(jù)各個(gè)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(diǎn)。任務(wù)在各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)執(zhí)行時(shí)，如果發(fā)生異常，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無(wú)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(diǎn)發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告。該任務(wù)調(diào)度節(jié)點(diǎn)根據(jù)錯(cuò)誤報(bào)告，首先重新調(diào)度STQ隊(duì)列中的中斷任務(wù)，此時(shí)該任務(wù)的調(diào)度優(yōu)先級(jí)大于ATQ中任何任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。成功調(diào)度后，在STQ隊(duì)列中恢復(fù)該任務(wù)的執(zhí)行，同時(shí)在TFO隊(duì)列中加入中斷任務(wù)信息及其相應(yīng)中斷錯(cuò)誤信息。若任務(wù)成功完成，則將STQ隊(duì)列中的對(duì)應(yīng)任務(wù)移出，同時(shí)將任務(wù)及其相關(guān)完成狀況信息加入到TFQ隊(duì)列中。
TFQ隊(duì)列即任務(wù)反饋隊(duì)列，主要記錄各個(gè)已完成任務(wù)的反饋信息。PFC根據(jù)這些信息，調(diào)整各個(gè)節(jié)點(diǎn)的價(jià)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(diǎn)的價(jià)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(diǎn)的價(jià)格參數(shù)，使其難以調(diào)度；在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，由于自身異常發(fā)生錯(cuò)誤而中斷任務(wù)執(zhí)行的資源節(jié)點(diǎn)。不僅大幅度提升其價(jià)格參數(shù)，還要對(duì)其在該任務(wù)執(zhí)行中造成價(jià)格虧損進(jìn)行懲罰處理。價(jià)格反饋機(jī)制雖然改變資源節(jié)點(diǎn)的價(jià)格參數(shù)，但它對(duì)任務(wù)調(diào)度的選取沒(méi)有絕對(duì)決定作用，因?yàn)樵谡{(diào)度過(guò)程中，資源的選取不僅與各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)的一系列價(jià)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(duì)于由聯(lián)合參數(shù)決定的價(jià)格，它不僅反映當(dāng)前時(shí)間段內(nèi)各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，而且反映各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)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(jià)格參數(shù)高的資源節(jié)點(diǎn)也會(huì)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(guò)任務(wù)執(zhí)行，改變自身的價(jià)格參數(shù)。因此，各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)同類資源的價(jià)格參數(shù)不盡相同，也是動(dòng)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(diǎn)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(jià)格并不等同于網(wǎng)格服務(wù)計(jì)費(fèi)中的實(shí)際價(jià)格。它只是一種服務(wù)質(zhì)量與負(fù)載平衡反應(yīng)的測(cè)度。通過(guò)價(jià)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(diǎn)，而不是單一的性能最好或是資源空閑率最大的節(jié)點(diǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)
T2DSM網(wǎng)格調(diào)度模型的設(shè)計(jì)以及基于價(jià)格反饋機(jī)制的調(diào)度策略，是將網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度時(shí)的各個(gè)要素通過(guò)經(jīng)濟(jì)學(xué)中的價(jià)格機(jī)制來(lái)反應(yīng)，通過(guò)不同時(shí)刻下各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)的價(jià)格的動(dòng)態(tài)變化以及任務(wù)完成后資源的價(jià)格反饋調(diào)整，實(shí)現(xiàn)任務(wù)與資源的實(shí)時(shí)、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(duì)任務(wù)的服務(wù)質(zhì)量需求。