TeraPELB:云计算中基于预测的弹性负载均衡算法

现代负载均衡已经成为云计算中虚拟资源管理和调度的核心.针对现有云计算弹性负载均衡存在的不足,提出了一种基于预测的弹性负载均衡资源管理算法(TeraPELB),不仅能更加灵活她动态调配资源,而且支持基于负载的趋势预测.理论分析和仿真实验表明,随着网络员载的变动,TeraPELB算法能根据负载变化情况动态地调整后端服务器集群的处理能力,解决了从云中申请虚拟机具有延迟性而导致迟滞甚至无法满足用户请求的问题,相较于传统的弹性员载均衡算法效果更好.     

合作博弈的自私网格负载均衡的建模和仿真

针对自私计算网格的负载均衡问题,构建了符合其特征的自私网格数学模型和外来作业计算成本模型。利用合作博弈论分析该模型,验证了负载均衡为全局最优策略,并得出了多集群自私网格进行负载均衡的效果。由此提出了基于合作博弈的有界迭代负载均衡算法,解决异构负载集群在自私网格负载均衡中的公平性问题。最后,通过实验仿真验证了方案的有效性与实用性。

Abstract：

Aiming at the problem of load balancing in selfish computational grids, a mathematical model for selfish grids and a cost function for execution of foreign jobs were established. The cooperative game-theoretic framework was used to analyze the model in order to show that load balancing is a global-optimal strategy for grids and it is profitable to collaborate. Then, a bounded integrative load balancing algorithm was proposed which balances the load more equitably in multi-cluster heterogeneous load selfish grids. Finally, the results are assessed experimentally by simulation.     

广域Web集群的随机高级Petri网模型及性能分析

广域Web服务器集群是由多个局域Web服务器集群在Intemet上广域分布而形成的一种服务器体系结构,是目前解决Web系统超载和提供高性能服务器的一种有效手段.基于随机高级Petri网的性能建模与分析技术,提出了一种广域Web服务器集群的随机高级Petri网模型;对模型进行了精化设计以简化模型求解的复杂性;研究了广域Web服务器集群的多级负载均衡综合方案,包括广域集群级的集群站点选择算法、局域集群级的请求分配算法和服务器级的请求调度算法,这些算法可以一致地综合在随机高级Petri网模型中;并且利用随机高级Petri网的性能分析技术对负载均衡综合策略进行了性能分析与评价.     

Web服务器集群QoS-aware负载均衡策略的性能评价

提出了将Web服务器进程调度中所使用的HTTP请求的内容和优先级与Web服务器集群的负载均衡策略相结合的综合控制策略.这种综合控制策略能够同时实现负载均衡和Web服务质量(QoS)控制.并且,本文提出了一种基于随机高级Petri网(Stochastic High-level Petri Net)的性能模型与分析技术,能够实现对Web服务器集群的QoS-aware负载均衡策略进行有效的性能建模与性能评价.     

一种云计算环境下的负载调度算法

云计算数据中心的负载调度是影响云计算性能的核心,是云供应商对外提供服务,用户感受服务性能的关键所在,它直接关 系到云平台的整体性能和系统的资源利用率. 在对经典的Min-Min调度算法进行分析的基础上,结合云计算环境对Min-Min算法进行了改进. 提出了一种基于相对负载均衡的LL-Min-Min算法. 仿真实验表明,LL-Min-Min算法能够满足云计算环境下任务的多样性和不确定性的要求,可以较大地改善数据中心的负载均衡,提高集群的吞吐率.     

一种应用于Web服务器集群系统的URL分配算法

基于内容的Web服务请求调度算法有利于均衡服务器集群系统的负载。已有的请求分配算法大多先运用Hash方法对请求的URL进行散列,在此基础上再按一定规则对请求内容进行负载均衡调度。在分析了Web服务流量分布不均衡及已有URL散列方法存在不足的基础上,提出了一种基于URL词典排序及内容等分的URL分配算法LOCEP。该算法通过对URL进行词典序排序,按内容等分,依访问流量排序及分段互补等一系列方法将Web负载尽可能均匀地分布到多个后端服务器中。仿真实验结果表明,该算法比现有的URL散列方法具有更好的负载均衡能力。     

基于反馈机制的动态副本数量预测方法

针对视频点播集群服务中对单一视频访问数量进行预测时,基于传统的历史信息加权方法产生的动态副本数量误差较大、点播集群负载均衡较差的问题,分析了传统方法预测误差产生的主要原因——对单一视频历史访问数量趋势信息的考虑缺失,并提出了一种基于反馈机制的动态副本数量预测方法。该方法在传统的基于历史信息加权方法的基础上,考虑了历史访问数量的趋势信息。对实际系统数据的模拟结果显示,在反馈系数等于1时,基于反馈机制可以使动态副本数量的平均预测错误率下降29.6%,峰值错误预测率下降42.9%。     

带阻容负载的能量存储系统建模与稳定性分析

阻容负载提高了能量存储系统阶次,对稳定性不利。为分析其稳定性,建立了降压模式下带阻容性负载的状态空间平均模型、小信号与大信号等效电路模型;通过分析小信号模型进行了系统补偿,提高了稳定裕量;通过大信号模型验证了补偿系统在大扰动下的稳定性。针对Simulink中无理想交直流变压器模块,提出了一种理想交直流变压器模型构造方法,还提出了一种新颖的基于此构造方法的负载参数动态仿真模型,可解决Simulink中动态参数负载仿真困难问题。这里建立的阻容性负载模型精度可与宏模型基本一致,但仿真效率远高于宏模型。     

面向复杂多任务的异构无人机集群分组调配

针对复杂多任务下的异构无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)集群分组调配问题,提出一种基于改进K均值和延迟接受(deferred-acceptance, DA)算法的先聚类后匹配方法。在任务聚类分组环节,通过离群点检测和固定初始聚类中心的方法来提高K-means聚类的精度,并设计余量裕度下的分组均衡性调整策略,在最优性的前提下提高分组的均衡性。在集群匹配分组环节,改进了DA算法,通过任务倾向的偏好列表快速生成预中选方案,并设计两阶段冲突消除来保证匹配的稳定性和收敛性。仿真实验表明,所提方法能够快速有效地解决复杂多任务下的UAV集群分组调配问题,具备良好的最优性和时效性。     

基三分层互连网络中负载平衡的研究与仿真

体系结构和负载平衡策略是影响并行处理系统性能的两个重要因素。基三分层互连网络(THIN)是一种具有高可扩展性、高层次性和低网络复杂度的并行处理体系结构。针对THIN中的负载平衡问题,提出一种分布式控制、发送者驱动的动态负载平衡算法,该算法能够根据THIN的结构特点和负载失衡的实际情况,将负载迁移目标节点的搜索范围从低层THIN向高层THIN逐层扩展,并借助消息传递机制、向量负载指数和负载迁移因子提高负载平衡的效率和合理性。实验结果证明该算法能有效提高THIN系统处理计算密集型任务的性能。     

高可用性冗余实时集群系统的设计与构建

根据实时集群系统的高可用性和实时性要求,考虑集群系统的网络拓扑结构和网络传输性能对系统实时性能的影响,设计和构建了一个高可用性冗余实时集群系统,对系统的网络拓扑结构设计进行了阐述,估算了网络的数据传输性能,并讨论了系统并行计算的实现和冗余机组调度策略。经实际测试证明,系统具有较高的可用性和实时性,可作为周期性高强度多源浮点信息处理平台。     

应用BP网络进行短期负荷预报的研究

本文对用BP网络进行电力短期负荷预报的方法进行了探讨,阐述了人工神经网络用于学习电力负荷变化与主要相关因素的关系,并提出当原始数据准确性较差时,根据负荷规律,利用日负荷曲线和系统日负荷电量对其进行伪数据视别和校正的方法。本文的算例表明,该方法对电力调度具有一定的指导作用。     

基于DSP的视频视觉系统设计及算法实现

为了用硬件实现计算机视觉算法,达到更好的实时性,提出了一种以DSP为核心的高效率的并行采集、处理、传输系统。介绍了该系统在实时性方面的设计考虑,并从软、硬件两个方面分别详细说明了这一并行体系结构的开发流程和工作原理。最后,提出了一种用于运动目标检测的变加权背景恢复算法及其DSP实现方案,论证了其可行性,并给出了处理结果。     

基于多端口存储器的高速信号处理系统结构

多处理器间的多端口存储器互连网络形式具有低传输延迟和易于控制的特点 ,能满足信号处理大数据量、大运算量和实时处理的要求。结合流水线处理和并行处理 ,采用层次结构和模块化设计 ,实现了一种基于多端口存储器互连网络的多处理器信号处理系统结构。系统具有较好的扩展性、重建性和灵活性     

多核CPU-GPU异构平台下并行Agent仿真负载均衡方法

多核中央处理器（central processing unit, CPU）图形处理器（graphic processing unit, GPU）异构平台为并行Agent仿真提供了一个新的硬件执行平台,而负载均衡方法是充分利用硬件计算资源、提高并行仿真运行性能的一个有效途径。针对多核CPU-GPU异构平台下并行Agent仿真的负载均衡问题,建立了面向多核CPU-GPU的并行Agent仿真多层负载分配模型,提出了基于带约束的k-means空间聚类算法的并行Agent仿真静态负载划分方法和动态负载均衡策略,并给出了划分子集间的可交互性判定,以过滤掉大量不会发生交互关系的Agent之间的交互判定计算。最后通过实验验证了本文提出方法的有效性。     

合成孔径雷达实时距离徙动校正算法研究

对于合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)信号处理,特别是SAR实时信号处理,徙动校正算法是非常关键的一个步骤。一方面,徙动校正处理算法的性能直接影响最终的成像质量;另一方面徙动校正处理的运算量也关系着整个处理系统的设备量、实时性。给出了目前几种常用的SAR处理算法中距离徙动校正的方法,结合计算机仿真方法,分析了在实时处理环境下各方法的误差性能与运算量,并最终得到结论:对于实时处理,多项式插值方法是较好的选择。     

MUSIC空间谱估计并行运算算法

针对多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法计算量大不适于实时处理的问题,提出了一种并行处理方案。首先,根据协方差矩阵的Hermite特性简化其构造过程;再通过实值化预处理,将后续运算转换到实数域,通过Householder变换将协方差矩阵简化为三对角矩阵,对三对角矩阵进行QR分解得到特征值和特征向量用于谱峰搜索|最后,各个阶段都适于采用多处理器并行处理。通过理论分析和仿真,验证了该方法在对MUSIC算法性能影响不大的前提下能大大减小运算量,提高算法处理速度,为MUSIC算法的高效化实现提供了一定的理论基础。     

微小卫星编队系统的干涉SAR 空间基线稳定性分析

基线在星载干涉SAR的系统设计和数据处理中起着非常重要的作用,对于微小卫星编队系统来说稳定性问题是干涉SAR空间基线的一个重要问题.首先建立了空间基线的几何模型,定义了垂直基线、有效基线和水平基线.根据微小卫星编队飞行的特点,建立了空间基线的动态模型.基于这个模型,提出了一种空间基线稳定度的计算方法.最后,比较了不同编队构形和不同卫星数目两种憎爱分明形下空间基线稳定度.仿真结果表明空间基线稳定度的计算方法是有效的.     

机载雷达通用并行信号处理系统设计

针对机载雷达的高速大容量实时信号处理任务,为了提高系统的通用性,提出一种基于DSP芯片的机载雷达通用并行信号处理系统(AUPSPS)设计方案。该系统以DSP芯片为核心处理节点,采用各节点独立存储及数据流水方式实现多DSP的完全并行处理。系统具有通用性和可扩展性好,数据吞吐量大,并行处理效率高,系统结构简单清晰,硬件资源节省,设计开发简便等优点,不但可以灵活适应于机载雷达的各种数据处理算法,而且可应用于其它平台的雷达信号处理机中,实现雷达信号的高速实时并行处理。     

Impact of random bandwidth allocation on transimission of complex networks北大核心CSCD

This research studies the impact of random bandwidth allocation on complex network transmission under the condition of limited bandwidth resources. Two types of heterogeneous random bandwidth allocation strategies are designed and a series of simulation tests are conducted within HK-BA network. The result reveals that the completely random bandwidth allocation has an uncertain influence on network load. Meanwhile, comparing to the shortest routing strategy, the G-L routing strategy has a better robustness in network load performance with the random bandwidth allocation. In addition, the network load capacity can be effectively improved by using the classification random bandwidth allocation with the reasonable combination of the edge weight and bandwidth in complex networks of betweenness heterogeneity. ©, 2015, The Journal Agency of Complex Systems and Complexity Science. All right reserved.