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专利号: 2019108370705
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于反向混沌布谷鸟搜索的自适应权重负载均衡算法,其特征在于包括如下步骤:

A、选取服务器节点的综合负载指标,采用FCFS调度算法进行请求任务的调度,确定一组初始任务分配权重向量;

B、根据初始任务分配权重向量对种群进行初始化,计算每个布谷鸟对应的目标函数,根据Logistic混沌信号变异得到初始种群的解;所述步骤B具体为:B1,初始化种群规模N,最大迭代次数TMax,鸟蛋被发现概率Pa,满足任务分配调度解的结束条件;

B2,计算每个布谷鸟对应的目标函数,即集群任务分配调度时间;

由于请求任务的性质不尽相同,对服务器资源的占用也不相同;设有T={t1,t2,…,tn}为待处理的请求任务集合,n表示任务的个数;集群节点集合S={S1,S2,…,Sm}表示集群所包含的服务器节点,m表示节点个数;请求任务集合在集群中的执行时间可用如下矩阵表示:

其中,ETij表示任务ti在节点Sj上的执行时间;

假设LB调度至节点Sj的任务集合为 l表示任务个数,t′i表示T中的一个子任务;则节点Sj上任务最早开始时间EST(t′k,Sj)和最早结束时间EFT(t′k,Sj)为:其中, 为节点Sj与LB通信以及加载任务集合 的时间,AST(t′k)代表任务t′k在节点Sj上的实际开始时间;t′k=t′start表示节点Sj当前任务集合为空,t′k为第一个任务无需等待;否则,等待前面任务执行完成;整个任务集合T在集群中的完成时间为:DT=max{EFT(t′k,Sj)}LCS‑WLB进行负载均衡调度时以集群任务序列的最晚完成时间最小为目标,因此其目标函数定义如下:

fitness=min(DT)

B3,根据Logistic混沌信号变异更新初始化规模为N的鸟巢位置X0=(x1,x2,…,xN),其中X0表示初始化种群,xi表示种群中的第i个鸟巢,i=1,2,…,N;

C、对种群个体进行适应度评估,在迭代过程中寻找种群最优解,根据反向学习策略对各维度的解进行评价更新,并对迭代过程中的劣解进行混沌变异更新,直到达到最大迭代次数,得到最终最优解;

D、根据步骤C生成的最终最优解,采用Logistic混沌信号变异生成最终任务分配权重向量并输出,指导服务器节点的任务调度。

2.根据权利要求1所述的一种基于反向混沌布谷鸟搜索的自适应权重负载均衡算法,其特征在于,所述步骤A具体为:

A1,选取服务器节点的CPU、内存、磁盘IO、网络带宽资源作为综合负载指标,采用FCFS调度算法进行请求任务的调度,对各节点服务器综合性能和综合负载进行动态计算,并调整正向负载参数得到一组正向负载指标;

A2,根据正向负载指标得到指标权值,由指标权值和正向负载确定一组初始任务分配权重向量。

3.根据权利要求1所述的一种基于反向混沌布谷鸟搜索的自适应权重负载均衡算法,其特征在于,所述步骤C具体为:

C1,对种群个体 进行适应度评估,在进行第i代迭代时,计算上一代迭代生成的种群Xi‑1中每个解的适应度值,将适应度值最大的解作为当前种群Xi的最优解;

C2,根据精英保留策略保留当前最优解,同时对种群内的鸟巢位置进行Lévy飞行更新,并根据反向学习策略对各维度的解进行评价更新,得到个体的新位置 计算新的鸟巢适应度值并对比先前最优后更新当前最优解;

C3,用均匀分布的随机数ri∈(0,1)与鸟蛋被发现概率Pa作比较,若ri>Pa则丢弃当前最优解,进行混沌变异更新产生新解作为当前最优解;反之,保留当前最优解;计算解的适应度值,并对比先前最优后更新当前最优解;完成第i代迭代更新,生成种群Xi;

C4,重复步骤C1~C3,直到达到最大迭代次数Tmax;将XTmax中的解作为最优解,根据Logistic混沌信号变异生成最终任务分配权重向量。

4.根据权利要求3所述的一种基于反向混沌布谷鸟搜索的自适应权重负载均衡算法,其特征在于,所述反向学习策略具体为:D1,引入反向学习,设种群规模为N,维度为D,迭代过程选择更新位置时的位置矩阵为每个维度的上、下限分别为

D2,为了更好地防止收敛空间的信息丢失,在动态的搜索空间计算反向值;

在上式中引入公式布谷鸟位置更新公式,得到如下公式:其中,t∈[stepmin,stepmax],stepmin、stepmax分别为莱维飞行的缩放因子,Xbest表示当前种群最优解,Xworst表示当前种群最劣解, 表示第t代时第i维种群;D3,利用精英保留策略根据D2进行下一维度的反向学习更新,直到各维度更新完毕;

D4,分别考虑各维度的更新信息,组合当前维度反向学习后与其他维度的值得到新解,评价新的组合解,若改善当前解的质量,则保留当前维度的更新结果;反之,则放弃当前维度的更新。