一种混合遗传算法在云计算负载均衡中的应用研究.pdfVIP

2012年 3月 西安石油大学学报 (自然科学版) Mal．2012 第27卷第2期 JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition) Vo1．27No．2 文章编号：1673-064X(2012)02-0093-05 一 种混合遗传算法在云计算负载均衡中的应用研究 程 国建，刘丽景，石彩云，朱 凯 (西安石油大学计算机学院，陕西 西安710065) 摘要：遗传算法(GA)被广泛用于解决科学与工程中的复杂问题，然而传统的GA在求解高维函数 优化问题时存在很多限制因素，因此无法在云计算中直接应用．提出了一种多智能体与遗传算法混 合的多Agent遗传算法(MAGA)．首先论证了MAGA较传统GA的优越之处，然后采用MAGA建立 了基于虚拟化资源管理的负载均衡模型，解决云计算中的负载均衡问题．与Min—rain策略对比实验 结果表明，多Agent遗传算法能够达到更加优越的负载均衡效果． 关键词：云计算；负载均衡 ；多Agent遗传算法；虚拟化技术 中图分类号 ：TP391．9 文献标识码：A 云计算是分布式计算、网格计算等多种技术的 策分析、产品工艺设计、资源调度、股市分析等领域 演进 ，被誉为未来互联网发展的趋势．云计算与以前 中发挥了显著的作用 4。． 的大规模集群计算、分布式计算和网格计算的主要 然而，在使用经典的GA解决问题时，特别是在 差异之一在于它们的基本处理单元不同．在云计算 求解粗粒高、高维数、大数据量的优化问题时，不可 中，由于采用了虚拟化技术，可以将一台物理主机虚 避免地遭遇到了未成熟收敛、收敛速度过慢、不收敛 拟成多台虚拟主机，并以虚拟主机为基本单元向外 等问题．因此学者们提出了多种不同GA改进算法． 提供服务．采用了虚拟化技术的云计算较传统集群 本文所采用的算法是多Agent遗传算法(Multi—A． 计算能够极大地提高硬件利用率，并能实现对所有 gentGeneticAlgorithm，MAGA)．MAGA是 GA与多 主机的自动化监控…．虚拟化技术为云计算带来了 Agent技术相结合的一种混合算法，是由焦李成教 很多便利，但是同时也使得云中存在大量的虚拟资 授提出的 ．从算法执行性能上讲，MAGA作为一 源，这些虚拟资源极其庞大，且动态变化．因此云计 种改进的混合 GA在收敛时间、优化结果上往往较 算中的主机负载均衡成为研究领域首要关注的问题 传统 GA有很大的提升，特别是在处理超大规模、高 之一． 维、复杂、动态优化问题时 MAGA存在着明显的优 遗传算法(GeneticAlgorithm，GA)是 20世纪6O 势 J．因此，本文首先介绍 MAGA相比于 GA的优 年代 由美国Michigan大学的J．H．Holland教授借鉴 越之处，然后对基于虚拟化的云计算负载均衡进行 达尔文的生物进化论和孟德尔的遗传定律的基本思 建模，将其转化为数学优化问题-6]，最后使用MAGA 想，并从中提取、简化、抽象而提出的第一个进化计 策略进行求解，并将负载均衡结果与常用的Min— 算算法．近年来，GA的研究与应用发展极其迅速， min算法进行比较． 已经在人工智能、知识发现、模式识别、图像处理、决 收稿 日期 ：2011-09．15 基金项目：国家自然科学基金资助项 目(编号 作者简介 ：程国建(1964一)，男，教授，博士，主要从事计算智能、机器学习、模式识别、智能油藏工程、生物特征识别、商务 智能、云计算等研究．E-mail：cheng~@xsyu．edu．cn ． ． ．— — 94 ．．．——