云计算环境下融合安全和可用性的DAG调度方法研究

摘要

云计算从诞生至今，由于其崭新的服务模式和方便快捷、经济等优点，越来越受到青睐，已经十分广泛地应用于电子政务、医药医疗、金融与能源、教育科研等领域。在云计算环境中，良好的调度系统可以提升云租户作业完成的效率和质量;安全可靠的工作环境能够更好地保护用户数据和隐私，提升用户对云计算的信任度，使得云计算更加健康平稳长久地发展。基于此，本文从这两个角度切入，以常见的工作流任务（也称为DAG任务）为对象，将云计算资源的安全和可用性融入到任务调度系统中，以满足租户的工作流任务对资源的安全性和可用性需求，能够在一定程度上保护用户数据的安全与隐私以及提高任务执行成功率，提升用户体验。
　　首先，调度策略根据云计算环境的特征对主观逻辑信任模型加以改进，用以评估资源节点的安全性，将资源的安全性量化为信誉度，以便后续使用;其次，在调度任务中，当云系统中有多个DAG时，调度策略会对每个DAG所包含子任务的执行顺序权值将其划分成不同的等级，然后将各个等级上的子任务加入到云系统的各个任务等级中，之后对于系统等级上来自不同工作流的子任务，根据其截止时间同等地计算调度优先级，通过这种方式提升调度的公平性;然后，调度器在资源的选择分配中，以最大化融合安全和可用性的调度函数为目标，确保工作流任务能够调度到相对高安全的资源节点上执行，保证最优化用户需求;最后，在任务的执行过程中，会尽量利用资源的时间碎片，以此避免资源过度的损耗，提升资源利用率。本文用贪心算法实施融合安全和可用性的DAG调度策略，为了验证算法的有效性、可行性以及可能产生的影响，设置不同的实验指标，在不同的实验环境下与具有可比性的实验对象进行仿真模拟实验，实验结果充分验证了本文提出的调度算法的可行性以及在任务执行成功率、调度跨度、资源利用率和公平性等指标上的优越性。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．3 本文的主要工作及创新

1．4 本文的组织结构

2 云计算安全与可用性

2．1 云计算安全

2．1．1 从服务商角度看云安全

2．1．2 从攻击者角度看云安全

2．1．3 从云服务模式的角度看云安全

2．1．4 虚拟化安全

2．2 信任模型

2．2．1 信任基础

2．2．2 主观逻辑信任模型及扩展

2．3 云计算环境下的动态多维主观逻辑信任模型

2．4 可用性相关模型

2．4．1 DAG任务模型与可用性需求

2．4．2 树型云环境模型与可用性保障

2．5 本章小结

3 云计算环境下融合安全和可用性的DAG调度策略

3．1 基本假设

3．2 云计算环境下融合安全和可用性的DAG调度框架

3．3 多个DAG的分级方式

3．4 调度优先级的计算

3．5 融合安全和可用性的DAG调度问题描述

3．6 云资源的优化利用

3．7 DAG调度流程及伪代码实现

3．8 本章小结

4 实验及结果分析

4．1 实验环境介绍

4．2 相关参数设置

4．2．1 云计算环境参数设置

4．2．2 DAG作业相关参数的设置

4．3 实验指标的设定

4．4 多个DAG调度的实验结果及分析

4．4．1 算法有效性的验证

4．4．2 算法对实验指标的影响

4．5 单个DAG的实验结果及分析

4．5．1 有效性的验证

4．5．2 算法对实验指标的影响

4．6 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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