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基于改进多目标优化算法的分布式数据中心负载调度

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控制与决策 2021年第1期36卷 159-165页

作者：胡成玉余果颜雪松龚文引蔡君怡中国地质大学(武汉)计算机学院武汉430074

在数据中心的运营中运营商需要考虑如何在利润最大化的同时降低碳排放和提升服务质量,这些目标之间的平衡是一个巨大挑战.针对该问题,建立分布式数据中心负载调度的多目标优化模型,提出一种改进拥挤距离和自适应交叉变异的非支配排序遗... 详细信息

在数据中心的运营中运营商需要考虑如何在利润最大化的同时降低碳排放和提升服务质量,这些目标之间的平衡是一个巨大挑战.针对该问题,建立分布式数据中心负载调度的多目标优化模型,提出一种改进拥挤距离和自适应交叉变异的非支配排序遗传算法(ICDA-NSGA-II).在NSGA-II算法的基础上,通过对拥挤距离的改进能够提高算法的开采和勘探能力,引入正态分布交叉(NDX)算子和自适应变异算子增强种群的多样性,从而保证算法能快速、准确地得到Pareto解集.为了显示改进算法的有效性,对基准测试函数进行求解,仿真结果表明,改进算法相比于典型的NSGA-II和MOEA/D具有更快的收敛速度和精度,在分布式数据中心负载调度优化中,能够快速有效地给出满足利润、碳排放和服务质量等目标的Pareto最优解.

关键词：数据中心负载调度多目标优化拥挤距离自适应变异

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一种最小化绿色数据中心电费的负载调度算法

软件学报 2014年第7期25卷 1448-1458页

作者：窦晖齐勇王培健张恺玉西安交通大学电子与信息工程学院陕西西安710049

为了减少电费和碳排放,数据中心运营商开始建立就地绿色能源发电厂以进行供电.然而,负载的波动性、电价的时间差异性以及绿色能源的间歇性,给节约数据中心电费带来了挑战.针对以上问题,提出一种在线式负载调度算法,可以在不使用未来的... 详细信息

为了减少电费和碳排放,数据中心运营商开始建立就地绿色能源发电厂以进行供电.然而,负载的波动性、电价的时间差异性以及绿色能源的间歇性,给节约数据中心电费带来了挑战.针对以上问题,提出一种在线式负载调度算法,可以在不使用未来的负载、电价和绿色能源可用性信息的前提下,最小化数据中心的电费.首先,建立拥有就地绿色能源发电厂的数据中心的电费模型;然后,将数据中心电费最小化问题形式化为一个随机优化问题;最后,求解该优化问题得到相应的负载调度策略.基于真实数据的实验结果表明:该算法可以在保证负载性能的前提下,有效降低数据中心的电力成本.

关键词：数据中心绿色能源电费负载调度 Lyapunov 优化

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一种可分负载WSN的能耗均衡负载调度算法

传感技术学报 2014年第2期27卷 225-232页

作者：刘端阳暴占兵程珍浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023

无线传感器网络的节点电源能量有限,其能耗均衡问题已成为研究热点。针对星型可分负载无线传感器网络的负载调度过程,在同时感知、顺序返回信息的工作模型下提出了一种以能耗均衡为目标的负载调度算法(DLEBS)。该算法以降低网络能耗标... 详细信息

无线传感器网络的节点电源能量有限,其能耗均衡问题已成为研究热点。针对星型可分负载无线传感器网络的负载调度过程,在同时感知、顺序返回信息的工作模型下提出了一种以能耗均衡为目标的负载调度算法(DLEBS)。该算法以降低网络能耗标准差为优化目标,在保证网络总体传输时间及传输顺序的情况下,可以得到相应的负载调度策略。仿真实验表明,算法得到的负载调度可以有效降低网络的能耗标准差。并且随给定时间的增加,算法得到的负载调度使得能耗标准差相应地减小。

关键词：可分负载无线传感器网络能耗均衡星型网络负载调度

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面向电力需求侧的智能电网负载调度方法

电工技术 2023年第6期 91-93,96页

作者：曹敏温栋贾蓉蓉国网陕西省电力有限公司陕西西安710000

为提高电网的负载转化效率,研究了面向电力需求侧的智能电网负载调度方法。采用BP神经网络算法,识别并提取电力需求侧用户的用电行为特征,为智能电网负载调度方法提供用电特征样本基础。分析负载调度的影响因素,基于用电条件约束,建立... 详细信息

为提高电网的负载转化效率,研究了面向电力需求侧的智能电网负载调度方法。采用BP神经网络算法,识别并提取电力需求侧用户的用电行为特征,为智能电网负载调度方法提供用电特征样本基础。分析负载调度的影响因素,基于用电条件约束,建立智能电网负载调度模型。为检测模型的负载调度效果,在模型高效稳定的基础上,根据某区域的电力需求群体用电特征进行负载调度仿真试验,结果显示,进行电网负载调度后,试验组用电最高峰与用电最低谷的峰谷距离比对照组低13,表明设计的面向电力需求侧的智能电网负载调度方法可以更加有效地降低电网负载的峰谷差值,提高电力需求侧用户的用电效率。

关键词：电力需求侧智能电网负载调度电力分配智能负载调度

基于芯片温度感知负载调度的数据中心能耗优化

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华北电力大学学报（自然科学版） 2018年第6期45卷 100-106页

作者：谷丽君白焰华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

数据中心的高能耗日益成为限制其快速发展的瓶颈问题,通过服务器集群的负载调度可以有效改善数据中心热环境并实现节能降耗。传统的入口温度感知负载调度只考虑了芯片温度过高对服务器工作可靠性的影响,而没有意识到芯片温度过低导致的... 详细信息

数据中心的高能耗日益成为限制其快速发展的瓶颈问题,通过服务器集群的负载调度可以有效改善数据中心热环境并实现节能降耗。传统的入口温度感知负载调度只考虑了芯片温度过高对服务器工作可靠性的影响,而没有意识到芯片温度过低导致的冷却能耗浪费。基于热循环系数矩阵和服务器传热模型提出的芯片温度感知负载调度策略通过合理优化负载分配避免了服务器的过冷和过热,并降低了数据中心的冷却系统功耗。将芯片温度感知负载调度策略应用到典型的数据中心模型,仿真结果表明:芯片温度感知负载调度策略可以有效实现数据中心节能。

关键词：数据中心芯片温度负载调度冷却功耗 CFD仿真

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基于云引力搜索的负载调度算法

数学的实践与认识 2020年第19期50卷 296-304页

作者：刘丰年河南科技大学应用工程学院河南三门峡472000 三门峡职业技术学院河南三门峡472000

针对云计算环境中的数据和负载调度问题,提出一种基于云引力搜索的负载调度算法.首先,随机初始化搜索空间中粒子的位置和速度;其次,根据适应度函数计算得出每个粒子的适应度值,并推导出下一个粒子的速度和位置;最后,将粒子的最优解分配... 详细信息

针对云计算环境中的数据和负载调度问题,提出一种基于云引力搜索的负载调度算法.首先,随机初始化搜索空间中粒子的位置和速度;其次,根据适应度函数计算得出每个粒子的适应度值,并推导出下一个粒子的速度和位置;最后,将粒子的最优解分配给cloudlets完成负载调度.该算法通过使用基于适应值的粒子提升了虚拟机的利用率,从而降低了cloudlets分配至虚拟机所需的传输时间和总成本.采用了cloudsim软件对本文算法与现有的流行算法进行了仿真和比较,实验结果表明在将cloudlets分配至虚拟机的过程中,算法具有较少的传输时间和较低的负载调度成本.

关键词：负载调度云引力搜索云计算粒子

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可分负载WSN的能耗最小负载调度研究

计算机工程与科学 2015年第5期37卷 920-924页

作者：徐卫刘端阳暴占兵浙江工业大学计算机科学与技术学院浙江杭州310023

减少无线传感器网络的能耗、延长网络生存周期已成为研究的热点之一。针对星型可分负载无线传感器网络的能耗最小问题,以典型可分负载调度为基础,提出了朴素的顺序调度算法(SSSA)及能耗与时间权衡调度算法(ETTS)。从理论与仿真角度分别... 详细信息

减少无线传感器网络的能耗、延长网络生存周期已成为研究的热点之一。针对星型可分负载无线传感器网络的能耗最小问题,以典型可分负载调度为基础,提出了朴素的顺序调度算法(SSSA)及能耗与时间权衡调度算法(ETTS)。从理论与仿真角度分别证明了SSSA算法是在最短时间要求下的能耗最小负载调度算法,并通过仿真实验验证了两种算法对减少网络能耗、延长网络生存周期的有效性。实验表明:当网络拓扑对存活节点个数依赖较高时,应采用SSSA调度算法;当网络关心初始几轮负载处理能耗时,应采用ETTS算法。此外,随给定时间的增加,ETTS算法的能耗进一步减少。

关键词：无线传感器网络可分负载负载调度星型网络顺序传输能耗最小

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面向边缘计算应用的动态负载调度研究

面向边缘计算应用的动态负载调度研究

作者：潘澧华中科技大学

学位级别：硕士

无服务器边缘计算采用了事件驱动模式来服务应用的请求。在这种计算模式中,应用的代码运行在轻量级的容器中,当该应用的请求产生时,才启动容器服务请求。虽然这种方式极大地提升了硬件资源的使用效率,但是容器的冷启动时延降低了时延敏... 详细信息

无服务器边缘计算采用了事件驱动模式来服务应用的请求。在这种计算模式中,应用的代码运行在轻量级的容器中,当该应用的请求产生时,才启动容器服务请求。虽然这种方式极大地提升了硬件资源的使用效率,但是容器的冷启动时延降低了时延敏感型应用的服务质量。容器“缓存”技术,即把服务完请求的容器缓存在内存中不销毁,在服务下一个相同请求时可以避免经历冷启动过程,从而能够消除这种时延,但同时增加了内存负载,导致了硬件资源浪费,在资源受限的边缘场景中,控制硬件负载,做好负载调度,提升资源的有效利用率更需要被着重考虑。为了解决上述问题,提出了无服务器边缘计算中的容器缓存策略。利用边缘节点分布式与异构化的特性来联合优化容器缓存与请求分发策略,一步一步地揭示了这个联合优化问题可以被映射成经典在线优化问题-雪橇租赁问题,并基于该问题的在线最优算法来设计启发式算法。首先从若干条件简化的特殊场景入手,设计不考虑内存约束条件下的最优算法,该算法通过一组精确计算的概率分布函数来分发请求与缓存容器,并经过严谨地数学推导证明了该算法在理论上可以实现最低的竞争比。基于这个算法,提出了一个具有性能保障的启发式在线算法来应用于具有完整限制条件的多区域多节点并发请求场景。通过部署大量的实验来验证算法的性能表现,实验包括基于Azure数据集的仿真实验与基于开源无服务器计算平台OpenWhisk的真实系统实验。实验结果表明算法的性能在系统总开销上优于现有的无服务器计算平台以及最新学术论文中的策略。

关键词：边缘计算无服务器计算负载调度容器缓存

智能电网中基于需求响应的实时定价及负载调度的研究

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智能电网中基于需求响应的实时定价及负载调度的研究

作者：木兰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

由于用户日益增长的用电需求及对用电质量和可靠性需求的不断增加,传统电力系统出现种种弊端,智能电网应运而生。需求响应作为智能电网的重要组成部分,要求用户改变用电模式以减少用户电力账单,同时使供电方供电成本降低收益增加,逐渐... 详细信息

由于用户日益增长的用电需求及对用电质量和可靠性需求的不断增加,传统电力系统出现种种弊端,智能电网应运而生。需求响应作为智能电网的重要组成部分,要求用户改变用电模式以减少用户电力账单,同时使供电方供电成本降低收益增加,逐渐成为主要发展趋势。需求响应通过定价机制及负载调度方法不仅平衡了电力系统中的供需关系,而且降低了电力系统中负载峰平比。由于传统的供电方只考虑了主电网供电的情况,本文在传统电力系统中引入了本地电力供应商的概念,并研究了本地电力供应商端的实时定价及负载调度问题。本文主要考虑了两部分内容,分别是本地电力供应商的实时定价问题和负载调度问题。针对本地电力供应商的实时定价问题,提出了将用户用电满意度以及用户购电产生的电力账单进行结合的方式,构建了新的模型。电力供应商侧主要以收益最大化为目的展开。另外,对该模型进行了数学分析,通过凸规划方法,验证了该模型的可行性。在此基础上引入了分层博弈中的Stackelberg博弈论模型,对智能社区内的供电方以及用电方转化为“单领导者多跟随者”模型。对于该分层博弈模型,利用集中式以及分布式方法进行了算法的实现。集中式算法在实现过程中由于存在用电不安全等因素的综合考虑,继而提出了分布式方法。并且验证了分布式算法会收敛到集中式算法的最优解当中。该部分的实现过程中,不仅会使本地电力供应商通过实时定价使自身收益最大,同时会使用电方效用最大。本文中的的负载调度问题是通过在本地电力供应商端引入充放电储能装置来实现的。针对该储能装置的充放电调度问题,提出了相应的储能装置的充放电机制的模型,该模型分别从用电侧和供电侧进行分析,构建在本地电力供应商端以收益最大化为目标进行求解。对于该模型,分别引入了改进的基于价格的充放电调度策略以及基于线性规划方法的调度策略。引入充放电调度策略可以有效增加本地电力供应商的收益。通过对本文两种充放电策略进行分析,基于线性规划方法的调度策略在调度上以及收益上优于改进的基于价格的充放电调度策略。但是,后者在很接近前者优化目标的基础上实现速度有明显的优势,特别是在用户数量较多的情况下。本文对两种情况进行了分析并进行了验证。

关键词：智能电网需求响应实时定价负载调度充放电调度线性规划