云环境中使用飞蛾火焰和萨尔普群算法组合的工作流调度(Matlab代码实现)

简介: 云环境中使用飞蛾火焰和萨尔普群算法组合的工作流调度(Matlab代码实现)

💥1 概述

本文介绍了云环境中的工作流调度,并研究了具有不同数量异构虚拟机(VM)的不同服务器。为此,该文提出一种结合蛾焰优化(MFO)和Salp Swarm算法(SSA)的多目标工作流调度方法,提出一种具有不同目标(制造时间、吞吐量、资源利用率和可靠性)的MFSSA方法。MFSSA算法的主要目标是根据目标函数的最小化找到最优的服务器和虚拟机,从而为每个工作流任务获得最佳虚拟机。


📚2 运行结果

部分代码:

%Define problem parameters
search_agents_number=50; % Number of search agents
maxLoop=100; % Maximum numbef of iterations
%-------------------------------------------------------------------------%
% MIPS (Millions of Instructions Per Second)
% Expect Complete Time (ECT) 
% A cloud server(Node) can execute several separate VM samples, and each VM sample includes various resources such as CPU and memory
% the CPU (cpu_i (t)) and memory (mem_i (t))) usage of the cloud server are between [0, 100], i.e.  0鈮pu_i (t), mem_i (t)鈮�100
% ECT (k,j) represents the expected time of execution of task T(k,1) on vm(:, j)
Node1=randi([0 100],2,3);%vm1, vm2, vm3----> each vm incloud 2 feature(cpu capacity(mips), memory)...0鈮pu_i (t), mem_i (t)鈮�100
Node2=randi([0 100],2,4);%vm1, vm2, vm3, vm4----> each vm incloud 2 feature(cpu capacity(mips), memory)...0鈮pu_i (t), mem_i (t)鈮�100
Node3=randi([0 100],2,5);%vm1, vm2, vm3, vm4, vm5----> each vm incloud 2 feature(cpu capacity(mips), memory)...0鈮pu_i (t), mem_i (t)鈮�100
Node4=randi([0 100],2,6);%vm1, vm2, vm3, vm4, vm5, vm6, vm7----> each vm incloud 2 feature(cpu capacity(mips), memory)...0鈮pu_i (t), mem_i (t)鈮�100
Node5=randi([0 100],2,8);
Node6=randi([0 100],2,10);
Node7=randi([0 100],2,9);
Node8=randi([0 100],2,12);
%-------------------------------------------------------------------------%
failure_Rate1 = [9e-5, 7e-5, 8e-5, 6e-5, 5e-5, 6e-5]; %failure_Rate of each processor(deadline failure rate of the tasks at time t)
num_core = [15, 10, 15, 20, 25, 20]; %number of cores
for jj=1:size(Node1, 2)
    s=randi(size(failure_Rate1, 2));
    Node1(3, jj)=failure_Rate1(1, s);
    Node1(4, jj)=num_core(1, s);%number of cores
    Node1(5, jj)=num_core(1, s)*Node1(2, jj);% capacity of the VM instance
end
for jj=1:size(Node2, 2)
    s=randi(size(failure_Rate1, 2));
    Node2(3, jj)=failure_Rate1(1, s);
    Node2(4, jj)=num_core(1, s);
    Node2(5, jj)=num_core(1, s)*Node2(2, jj);% capacity of the VM instance
end
for jj=1:size(Node3, 2)
    s=randi(size(failure_Rate1, 2));
    Node3(3, jj)=failure_Rate1(1, s);
    Node3(4, jj)=num_core(1, s);
    Node3(5, jj)=num_core(1, s)*Node3(2, jj);% capacity of the VM instance
end
for jj=1:size(Node4, 2)
    s=randi(size(failure_Rate1, 2));
    Node4(3, jj)=failure_Rate1(1, s);
    Node4(4, jj)=num_core(1, s);
    Node4(5, jj)=num_core(1, s)*Node4(2, jj);% capacity of the VM instance
end
for jj=1:size(Node5, 2)
    s=randi(size(failure_Rate1, 2));
    Node5(3, jj)=failure_Rate1(1, s);
    Node5(4, jj)=num_core(1, s);
    Node5(5, jj)=num_core(1, s)*Node5(2, jj);% capacity of the VM instance
end
for jj=1:size(Node6, 2)
    s=randi(size(failure_Rate1, 2));
    Node6(3, jj)=failure_Rate1(1, s);
    Node6(4, jj)=num_core(1, s);
    Node6(5, jj)=num_core(1, s)*Node6(2, jj);% capacity of the VM instance
end
for jj=1:size(Node7, 2)
    s=randi(size(failure_Rate1, 2));
    Node7(3, jj)=failure_Rate1(1, s);
    Node7(4, jj)=num_core(1, s);
    Node7(5, jj)=num_core(1, s)*Node7(2, jj);% capacity of the VM instance
end
for jj=1:size(Node8, 2)
    s=randi(size(failure_Rate1, 2));
    Node8(3, jj)=failure_Rate1(1, s);
    Node8(4, jj)=num_core(1, s);
    Node8(5, jj)=num_core(1, s)*Node8(2, jj);% capacity of the VM instance
end
% save vm_info.mat Node1 Node2 Node3 Node4 Node5 Node6 Node7 Node8;
%=========================================================================%
total_Node={Node1, Node2, Node3, Node4, Node5, Node6, Node7, Node8};
%=========================================================================%
total_vm=zeros(size(Node1, 1), size(Node1, 2)+size(Node2, 2)+size(Node3, 2)+size(Node4, 2)+size(Node5, 2)+size(Node6, 2)+size(Node7, 2)+size(Node8, 2));
total_vm(:, 1:size(Node1, 2))=Node1(:, :);
total_vm(:, size(Node1, 2)+1:size(Node1, 2)+size(Node2, 2))=Node2(:, :);
total_vm(:, size(Node1, 2)+size(Node2, 2)+1:size(Node1, 2)+size(Node2, 2)+size(Node3, 2))=Node3(:, :);
total_vm(:, size(Node1, 2)+size(Node2, 2)+size(Node3, 2)+1:size(Node1, 2)+size(Node2, 2)+size(Node3, 2)+size(Node4, 2))=Node4(:, :);
total_vm(:, size(Node1, 2)+size(Node2, 2)+size(Node3, 2)+size(Node4, 2)+1:size(Node1, 2)+size(Node2, 2)+size(Node3, 2)+size(Node4, 2)+size(Node5, 2))=Node5(:, :);
total_vm(:, size(Node1, 2)+size(Node2, 2)+size(Node3, 2)+size(Node4, 2)+size(Node5, 2)+1:size(Node1, 2)+size(Node2, 2)+size(Node3, 2)+size(Node4, 2)+size(Node5, 2)+size(Node6, 2))=Node6(:, :);
total_vm(:, size(Node1, 2)+size(Node2, 2)+size(Node3, 2)+size(Node4, 2)+size(Node5, 2)+size(Node6, 2)+1:size(Node1, 2)+size(Node2, 2)+size(Node3, 2)+size(Node4, 2)+size(Node5, 2)+size(Node6, 2)+size(Node7, 2))=Node7(:, :);
total_vm(:, size(Node1, 2)+size(Node2, 2)+size(Node3, 2)+size(Node4, 2)+size(Node5, 2)+size(Node6, 2)+size(Node7, 2)+1:size(Node1, 2)+size(Node2, 2)+size(Node3, 2)+size(Node4, 2)+size(Node5, 2)+size(Node6, 2)+size(Node7, 2)+size(Node8, 2))=Node8(:, :);
%=========================================================================%
% DAG
job_uses=row(:, 22); %task size
child_ref=text(:, 23);
child_parent=text(:, 24);
% child_parent1=child_parent;
% child_ref1=child_ref;
% index1 = find(contains(child_parent, 'ID00000'));
% index2 = find(contains(child_ref, 'ID00000'));
for jj=2:size(child_parent, 1)
    job_uses1(jj, 1)=cell2mat(job_uses(jj, 1));
end
B1=unique(child_parent);% hazf anasor tekrari
B2=unique(child_ref);
ff=zeros(size(B1, 1), size(B1, 1));
for k1=2:size(B1, 1)-1
    for k2=2:size(B2, 1)-1
    aa = find(contains(child_parent, B1(k1)));
    for i3=1:size(aa, 1)
        m1=child_ref(aa(i3, 1), 1);
        bb = find(contains(B2, m1));
        m2=child_parent(aa(i3, 1), 1);
        h1=strcmp(m1, m2);
        if h1==1
           ff(k1-1, bb)=-1;
        else
           ff(k1-1, bb)=job_uses1(aa(i3, 1), 1);
        end
    end
end
end
fff=ff;
for i=1:size(fff, 1)
    for j=1:size(fff, 2)
        if fff(i, j)==0
        fff(i, j)=-1;
        end
    end
end
fff=fff(1:size(fff, 1)-2, 2:size(fff, 2)-1);
%=========================================================================%
taskNum = size(B1, 1)-2; % 
% taskNum = size(fff, 1); % 
nvar = taskNum;
% nvar=size(DataSet, 1);    % number of tasks for scheduling.
nvms=size(total_vm, 2);  % number of virtual machine.
dim=nvar;
xmin=1;
xmax=nvms;
lowerBound=xmin;
upperBound=xmax;
%=========================================================================%
% ECT=zeros(nvar,nvms);
% for i1=1:nvar
%     for j1=1:nvms
%         ECT(i1, j1)=DataSet(i1,:)./total_vm(1, j1);
%     end
% end
%=========================================================================% 
DAG = FunctionClass; %produce the structure
DAG.E=fff;%Communication cost between Ti and Tj/set of those task dependencies
DAG.arrivalTime = 0;
%=========================================================================%
% for workflow with 6 tasks
taskNum = 6;
DAG.Wcet = randi([1 100],size(total_vm, 2), taskNum+1);%Computation cost of Ti on pj/the task execution time matrix
DAG.E = [-1 20 24 -1 -1 -1;-1 -1 -1 12 -1 -1;-1 -1 -1 -1 43 -1;-1 -1 -1 -1 -1 70;-1 -1 -1 -1 -1 93;-1 -1 -1 -1 -1 -1];  
%=========================================================================%
energy_Spec =abs(rand(size(total_vm, 2), taskNum));%(NUM Of PROCESSOR)x(num task)
%=========================================================================%
%MFO_SSA
%avg 30 runs
% for i=1:30% 30 Runs
[Resourse_utilization_MFSSA, Throughput_MFSSA, Reliability_MFSSA, Fitnes_value_MFSSA, MakeSpanMax_MFSSA, index_server_MFSSA, pos_best_MFSSA, Leader_pos_MFSSA] = forLoopFuc_MFSSA(taskNum, DAG, energy_Spec, search_agents_number, maxLoop, Node1, Node2, Node3, Node4, Node5, Node6, Node7, Node8, total_vm, nvar, dim, lowerBound,upperBound);
% end
%=========================================================================%
fprintf('1-Resourse_utilization_MFSSA is %f\n', Resourse_utilization_MFSSA);
fprintf('1-Throughput_MFSSA is %f\n', Throughput_MFSSA);%
fprintf('1-Reliability_MFSSA is %f\n', Reliability_MFSSA);%
fprintf('1-MakeSpanMax_MFSSA is %f\n', MakeSpanMax_MFSSA);%
fprintf('1-Fitnes_value_MFSSA is %f\n', Fitnes_value_MFSSA);
%========================================================================


🎉3 参考文献

部分理论来源于网络,如有侵权请联系删除。


[1]Taybeh Salehnia, Saeed Naderi, Seyedali Mirjalili, Mahmood Ahmadi (2023) A workflow scheduling in cloud environment using a combination of Moth-Flame and Salp Swarm algorithms


🌈4 Matlab代码实现

相关文章
|
2天前
|
算法
分享一些提高二叉树遍历算法效率的代码示例
这只是简单的示例代码,实际应用中可能还需要根据具体需求进行更多的优化和处理。你可以根据自己的需求对代码进行修改和扩展。
|
5天前
|
算法 数据挖掘 数据安全/隐私保护
基于FCM模糊聚类算法的图像分割matlab仿真
本项目展示了基于模糊C均值(FCM)算法的图像分割技术。算法运行效果良好,无水印。使用MATLAB 2022a开发,提供完整代码及中文注释,附带操作步骤视频。FCM算法通过隶属度矩阵和聚类中心矩阵实现图像分割,适用于灰度和彩色图像,广泛应用于医学影像、遥感图像等领域。
|
6天前
|
算法 调度
基于遗传模拟退火混合优化算法的车间作业最优调度matlab仿真,输出甘特图
车间作业调度问题(JSSP)通过遗传算法(GA)和模拟退火算法(SA)优化多个作业在并行工作中心上的加工顺序和时间,以最小化总完成时间和机器闲置时间。MATLAB2022a版本运行测试,展示了有效性和可行性。核心程序采用作业列表表示法,结合遗传操作和模拟退火过程,提高算法性能。
|
6天前
|
机器学习/深度学习 算法 芯片
基于GSP工具箱的NILM算法matlab仿真
基于GSP工具箱的NILM算法Matlab仿真,利用图信号处理技术解析家庭或建筑内各电器的独立功耗。GSPBox通过图的节点、边和权重矩阵表示电气系统,实现对未知数据的有效分类。系统使用MATLAB2022a版本,通过滤波或分解技术从全局能耗信号中提取子设备的功耗信息。
|
3月前
|
安全
【2023高教社杯】D题 圈养湖羊的空间利用率 问题分析、数学模型及MATLAB代码
本文介绍了2023年高教社杯数学建模竞赛D题的圈养湖羊空间利用率问题,包括问题分析、数学模型建立和MATLAB代码实现,旨在优化养殖场的生产计划和空间利用效率。
191 6
【2023高教社杯】D题 圈养湖羊的空间利用率 问题分析、数学模型及MATLAB代码
|
3月前
|
存储 算法 搜索推荐
【2022年华为杯数学建模】B题 方形件组批优化问题 方案及MATLAB代码实现
本文提供了2022年华为杯数学建模竞赛B题的详细方案和MATLAB代码实现,包括方形件组批优化问题和排样优化问题,以及相关数学模型的建立和求解方法。
124 3
【2022年华为杯数学建模】B题 方形件组批优化问题 方案及MATLAB代码实现
|
3月前
|
数据采集 存储 移动开发
【2023五一杯数学建模】 B题 快递需求分析问题 建模方案及MATLAB实现代码
本文介绍了2023年五一杯数学建模竞赛B题的解题方法,详细阐述了如何通过数学建模和MATLAB编程来分析快递需求、预测运输数量、优化运输成本,并估计固定和非固定需求,提供了完整的建模方案和代码实现。
88 0
【2023五一杯数学建模】 B题 快递需求分析问题 建模方案及MATLAB实现代码
|
6月前
|
数据安全/隐私保护
耐震时程曲线,matlab代码,自定义反应谱与地震波,优化源代码,地震波耐震时程曲线
地震波格式转换、时程转换、峰值调整、规范反应谱、计算反应谱、计算持时、生成人工波、时频域转换、数据滤波、基线校正、Arias截波、傅里叶变换、耐震时程曲线、脉冲波合成与提取、三联反应谱、地震动参数、延性反应谱、地震波缩尺、功率谱密度
基于混合整数规划的微网储能电池容量规划(matlab代码)
基于混合整数规划的微网储能电池容量规划(matlab代码)
|
6月前
|
算法 调度
含多微网租赁共享储能的配电网博弈优化调度(含matlab代码)
含多微网租赁共享储能的配电网博弈优化调度(含matlab代码)