云计算环境下考虑安全因素的工作流调度研究

摘要

随着云计算技术逐渐发展成熟，其应用的领域越来越广泛，工作流调度是云计算的重要内容，并且信息安全问题依然是云计算发展的重大挑战之一。在云计算环境下的工作流调度中，高质量的信息安全服务水平越来越重要。如何在满足各种约束条件的情况下，减小调度的信息安全风险概率和所有工作流实例的执行完成时间，以达到工作流调度中信息安全风险与效率的平衡，从而提高调度系统的服务能力，已经成为理论研究与实际应用中的热点问题。
　　本文的工作主要包括以下两方面。
　　(1)构建了云计算环境下考虑信息安全因素的工作流调度模型。该模型考虑了完整性、保密性与真实性三种信息安全指标。并且，由于云计算环境的动态性，对在虚拟机上执行的工作流实例中的任务进行安全风险概率度量时，在没有评价偏好的情况下，很难给出每个安全指标一个合适的权重。因此，基于熵权法确定工作流中每个任务在其安全风险概率度量时的三个安全指标的权重。其次，为了满足调度中需求的多样性和不同目标之间的平衡性，考虑了工作流任务调度时产生的信息安全风险概率最小和所有任务执行结束时间最小两个目标。
　　(2)针对上述模型特点，提出了改进的NSGA-Ⅱ算法对上述模型进行优化求解。该算法主要融合了两个启发式规则。一方面，在不同任务的后续任务计算量存在很大差别时，改进了任务调度优先级算法，使其后续任务计算总量最大的先调度，从而尽可能减少工作流中任务在执行前的等待时间，降低虚拟机的空闲率。另一方面，考虑到不同任务对虚拟机信息安全服务水平的需求不同，提出了考虑安全因素的虚拟机分配规则，以促进信息安全风险的降低。通过模拟实验，结果表明，相关方法可以很好的实现任务执行结束时间与调度安全风险概率两个目标的平衡。
　　本文所提出的云计算环境下考虑信息安全风险因素的多目标工作流调度模型及求解算法，可进一步满足工作流调度需求的多样性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 技术路线与内容框架

2 文献综述

2．1 云计算的特征与挑战

2．2 云计算环境下工作流调度的建模

2．2．1 工作流类型

2．2．2 工作流调度的约束与目标

2．2．3 考虑安全因素的工作流调度研究现状

2．3 云计算环境下工作流调度的求解算法

3 云计算环境下考虑信息安全因素的工作流调度模型

3．1 考虑信息安全因素的工作流模型

3．2 考虑信息安全因素的计算资源模型

3．3 工作流调度中的信息安全的时间开销与风险模型

3．3．1 安全时间开销

3．3．2 安全风险模型

3．4 工作流调度模型

4 基于改进的NSGA-Ⅱ算法的模型求解

4．1 改进的NSGA-Ⅱ算法的总体流程

4．2 改进的NSGA-Ⅱ算法的编码与操作算子设计

4．3 两种启发式规则

4．3．1 工作流实例中任务调度的优先级确定规则

4．3．2 基于安全因素的虚拟机分配规则

4．4 模拟实验与分析

4．4．1 优化结果的评价指标

4．4．2 实验设计

4．4．3 实验结果分析

5 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢