基于價(jià)格反饋機制的網(wǎng)格任務(wù)管理研究

4 基于價(jià)格反饋機制的調度策略
在提交任務(wù)隊列ATQ中，改變傳統的先來(lái)先服務(wù)(FCFS)和短作業(yè)優(yōu)先(SJFS)的調度思想，在任務(wù)進(jìn)入提交隊列時(shí)，對任務(wù)的執行時(shí)間進(jìn)行估算，具體實(shí)現為：

式中，k為任務(wù)需求資源的數量；mi為該資源的任務(wù)需求量；fi為需求資源量級權重，是由資源的需求量的范圍等級決定；vi為該資源的平均執行速率。
在得到任務(wù)的預算時(shí)間后，根據任務(wù)描述的時(shí)間要求，進(jìn)行差值運算，所得到的剩余時(shí)間作為調度任務(wù)的依據。每次選取提交隊列中剩余時(shí)間最少的任務(wù)進(jìn)行調度。
在TSC的調度策略中引入經(jīng)濟學(xué)的價(jià)格凋控機制，在任務(wù)調度時(shí)，選擇可滿(mǎn)足任務(wù)的價(jià)格最低資源進(jìn)行調度。在任務(wù)的調度過(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：對于各個(gè)資源節點(diǎn)，根據任務(wù)描述，過(guò)濾該節點(diǎn)的所有空閑資源，凡是符合任務(wù)需求的資源稱(chēng)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)量因子對應的次數：α是資源的服務(wù)等級；P是當前資源的調度價(jià)格；ω是資源聯(lián)合工作方式系數，β是聯(lián)合工作資源節點(diǎn)的數量；t為該資源節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )傳輸狀態(tài)權重。
根據這兩個(gè)關(guān)鍵因素，TSC在每次任務(wù)調度時(shí)，首先對各個(gè)資源節點(diǎn)的資源進(jìn)行篩選，獲取具有有效資源的資源節點(diǎn)信息，然后根據各個(gè)資源節點(diǎn)的資源價(jià)格參數、服務(wù)質(zhì)量參數及其當前各節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)等參數制定任務(wù)調度價(jià)格，然后選取價(jià)格最小的資源分配方案進(jìn)行任務(wù)調度。如果沒(méi)有任何一個(gè)資源節點(diǎn)可以滿(mǎn)足任務(wù)中單一資源需求，則先獲取每個(gè)資源節點(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)資源節點(diǎn)直到完全滿(mǎn)足需求為止。
經(jīng)過(guò)TSC調度過(guò)的任務(wù)從ATQ中移出投放到STQ隊列中去。此時(shí)，DTC根據各個(gè)任務(wù)的調度安排，將相應的數據集的副本傳輸到相應的資源節點(diǎn)。任務(wù)在各個(gè)資源節點(diǎn)執行時(shí)，如果發(fā)生異常，并在規定的時(shí)間內無(wú)法繼續執行，則中斷任務(wù)，向該任務(wù)的任務(wù)調度節點(diǎn)發(fā)送錯誤報告。該任務(wù)調度節點(diǎn)根據錯誤報告，首先重新調度STQ隊列中的中斷任務(wù)，此時(shí)該任務(wù)的調度優(yōu)先級大于A(yíng)TQ中任何任務(wù)的優(yōu)先級。成功調度后，在STQ隊列中恢復該任務(wù)的執行，同時(shí)在TFO隊列中加入中斷任務(wù)信息及其相應中斷錯誤信息。若任務(wù)成功完成，則將STQ隊列中的對應任務(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隊列中。
TFQ隊列即任務(wù)反饋隊列，主要記錄各個(gè)已完成任務(wù)的反饋信息。PFC根據這些信息，調整各個(gè)節點(diǎn)的價(jià)格參數，其主要功能是將完成質(zhì)量好、執行效率高的資源節點(diǎn)的價(jià)格參數降低，使其更容易被調度；提升完成質(zhì)量低、執行效率低的資源節點(diǎn)的價(jià)格參數，使其難以調度；在執行任務(wù)時(shí)，由于自身異常發(fā)生錯誤而中斷任務(wù)執行的資源節點(diǎn)。不僅大幅度提升其價(jià)格參數，還要對其在該任務(wù)執行中造成價(jià)格虧損進(jìn)行懲罰處理。價(jià)格反饋機制雖然改變資源節點(diǎn)的價(jià)格參數，但它對任務(wù)調度的選取沒(méi)有絕對決定作用，因為在調度過(guò)程中，資源的選取不僅與各個(gè)資源節點(diǎn)的一系列價(jià)格參數有關(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)合參數決定的價(jià)格，它不僅反映當前時(shí)間段內各個(gè)資源節點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，而且反映各個(gè)資源節點(diǎn)間的負載均衡及其網(wǎng)絡(luò )傳輸效應。這樣服務(wù)質(zhì)量不好，價(jià)格參數高的資源節點(diǎn)也會(huì )伴隨著(zhù)網(wǎng)格環(huán)境中任務(wù)的數量增加而重新被調度，從而通過(guò)任務(wù)執行，改變自身的價(jià)格參數。因此，各個(gè)資源節點(diǎn)同類(lèi)資源的價(jià)格參數不盡相同，也是動(dòng)態(tài)變化，它總是隨著(zhù)任務(wù)的執行而不斷改變，是資源站點(diǎn)服務(wù)近期服務(wù)質(zhì)量的標志。
在該調度模型中，資源的選取所依據的價(jià)格并不等同于網(wǎng)格服務(wù)計費中的實(shí)際價(jià)格。它只是一種服務(wù)質(zhì)量與負載平衡反應的測度。通過(guò)價(jià)格的調控，使需調度的任務(wù)總是選取當前綜合性能最合理的資源節點(diǎn)，而不是單一的性能最好或是資源空閑率最大的節點(diǎn)。

5 結束語(yǔ)
T2DSM網(wǎng)格調度模型的設計以及基于價(jià)格反饋機制的調度策略，是將網(wǎng)格任務(wù)調度時(shí)的各個(gè)要素通過(guò)經(jīng)濟學(xué)中的價(jià)格機制來(lái)反應，通過(guò)不同時(shí)刻下各個(gè)資源節點(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)格反饋調整，實(shí)現任務(wù)與資源的實(shí)時(shí)、科學(xué)合理匹配，符合網(wǎng)格環(huán)境下資源使用的負載平衡及用戶(hù)對任務(wù)的服務(wù)質(zhì)量需求。