[发明专利]一种云计算环境下的任务调度方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，涉及分布式计算中的任务调度技术，特别涉及一种云计算环境下的任务调度方法。

背景技术

随着多核处理器、虚拟化、分布式存储、宽带互联网和自动化管理等技术的发展，产生了一种新型的计算模式——云计算。云计算的基本思想是将庞大的计算资源组织起来，提供强大的运算或事务处理能力。整个云计算是一个动态的计算体系，提供托管的应用程序环境，能够动态部署、动态分配，重分配计算资源、实时监控资源使用情况。云计算通常具有一个分布式的基础设施，并能够对这个分布式系统进行实时监控，以达到高效使用的目的。随着云计算技术的持续发展，越来越多的企业开始将云计算技术加入到他们的核心关键领域。

在云计算环境下任务调度是面向异构平台的，计算节点包括各类主机，工作站甚至PC机，可运行在UNIX，WINDOWS等各种操作系统上，随着云计算规模的不断扩大、计算节点的特性及所处的环境各不相同，如何从众多纷繁复杂的资源中，选择合适的资源供任务执行是云计算着力解决的问题之一。云计算下的任务调度相比于传统任务调度需要重点考虑以下几个因素，首先，在云计算环境下，各个计算节点处于不断增减的变化过程中，节点不但是异构的而且云的结构总是不停的改变，有些新计算节点要加入云中，有些计算节点重新开始工作等，云计算结构的动态性是十分明显的，任务调度需要实时的监控各个节点的上下线的情况。其次，各个节点的性能和负载的状况都是动态变化的，任务调度系统需要不断的监控计算节点的负载状态，随着云环境规模的扩大，带来的计算损耗是很大的。第三，在大规模的云环境下，考虑到网络的连通性，机器的损耗，应用程序的错误，计算节点的失效是一种常态，而不是一种异常，由于参与运算与处理的节点数目非常庞大，通常会使用上千或上万个节点进行共同计算，因此，每时每刻总会有节点处于失效状态。任务调度需要考虑到任务分发的可靠性，降低任务调度的失败率。

在传统的分布式计算领域，有很多比较成熟的任务调度理论与方法，如基于图论的调度算法、0-1规划策略、启发式调度算法、基于遗传算法的任务调度策略、启发式表调度算法等。不过，这些算法的理论基础是高度抽象了的传统分布式计算环境以及任务模型，而云计算的任务调度问题中计算资源和任务都具有其本身的特点，如计算节点的时效性，计算节点的动态性，计算资源的自治性等。而云计算通常的任务调度策略都是基于实时监控计算节点性能的方法实现负载均衡，这不仅带来巨大的计算消耗，而且也没有有效的解决计算节点经常失效的问题，因而需要去研究更合适的任务调度机制，并在此基础之上设计并开发更为简单实用的调度算法，以适应实际的需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的问题，提出一种云计算环境下的任务调度方法。

本发明在一个云计算环境里针对计算节点运算性能不确定、可靠性未知、并且计算节点处于持续增减变化过程中这样的复杂情况下，提出的一种任务调度方法，以实现相对稳定、可靠的任务处理。这样既能够有效利用大量计算资源，又能够保证任务处理方面的可靠性。

本发明所述的云计算环境至少包含三个部分：任务调度器，计算节点和数据中心节点，其结构示意图如图1所示。在一个具体的实例中，任务调度器负责执行任务的分发策略，实时分析计算节点的任务处理状态，处理失败任务的回收及再分发，动态调整任务分发策略，平衡计算节点的处理速度；数据中心节点负责存储待执行的任务，保存注册的计算节点的信息，记录任务的分发信息，保存计算节点反馈的任务完成情况；计算节点接受任务调度器分配的任务并执行，向数据中心节点反馈任务完成情况。

计算节点可以由能够响应某种应用请求的一台或一台以上的服务器、虚拟机组成；数据中心节点可以由一个或一个以上的服务器组成，其中的数据存储方式可以采用数据库或文件或内存。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种云计算环境下的任务调度方法，所述方法包括：

a)计算节点向数据中心节点注册节点信息；

b)计算节点通过健康状态报告机制(比如心跳机制)向任务调度器发送其健康状态；

c)任务调度器根据a)步骤的节点信息将任务分配给计算节点，在分配时不考虑计算节点之间的区别；

d)计算节点在每项任务完成后向数据中心节点汇报该任务完成；

e)任务调度器根据各个计算节点的任务完成情况分配新任务，平衡计算节点之间的任务负载；

f)数据中心节点根据上述健康状态报告机制，在发现异常计算节点时，删除其节点信息，并将该节点未完成的任务作为新任务重新分配；