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基于禁忌搜索的流式计算平台负载均衡策略

Load balancing strategy of streaming computing platform based on tabu search
王英杰1
李梓杨1
于炯1,2
陈鹏程1
1. 新疆大学 软件学院, 乌鲁木齐 830008
2. 新疆大学 信息科学与工程学院, 乌鲁木齐 830046

摘要

针对大数据流式计算平台原生调度机制存在计算负载分配不均衡、资源利用率低的问题,提出异构环境下基于禁忌搜索算法的负载均衡策略,并将其应用于Apache Flink平台。首先,通过构建作业拓扑模型将流式计算作业的拓扑结构抽象为有向无环图(directed acyclic graph,DAG),并将每个任务槽(task slot)抽象为节点,为计算节点的性能评估奠定基础;其次,通过建立性能评估模型,将有向无环图中带性能权值的节点导入性能评估模型进行归一化处理,得到节点性能的优劣;再将评估参数传入禁忌调度算法(tabu search for schedule,TBS)进行作业路径优化,从而得出最优作业路径;最后,使用Flink平台提供的CustomPatitionerWrapper接口将数据分配到最优作业路径包含的节点中,完成计算负载的均衡分配,从而提升Flink平台的整体性能。实验结果表明:通过禁忌调度算法优化后的负载均衡策略与原生的Flink平台相比,平均计算延迟降低了10~20 ms,资源利用率显著提高,平均吞吐量提升约15%,有效证明了负载均衡策略的有效性和优化效果。

基金项目

国家自然科学基金资助项目(62262064,62266043,61966035)
新疆维吾尔自治区重点研发项目(2022295358)
新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目(2022D01C56)
新疆大学博士研究生创新项目(XJU2022BS072)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2023.04.0180
出版期卷: 《计算机应用研究》 印刷出版, 2023年第40卷 第12期
所属栏目: 系统应用开发
出版页码: 3701-3705
文章编号: 1001-3695(2023)12-028-3701-05

发布历史

[2023-07-13] 优先出版
[2023-12-05] 印刷出版

引用本文

王英杰, 李梓杨, 于炯, 等. 基于禁忌搜索的流式计算平台负载均衡策略 [J]. 计算机应用研究, 2023, 40 (12): 3701-3705. (Wang Yingjie, Li Ziyang, Yu Jiong, et al. Load balancing strategy of streaming computing platform based on tabu search [J]. Application Research of Computers, 2023, 40 (12): 3701-3705. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

《计算机应用研究》创刊于1984年,是由四川省科技厅所属四川省计算机研究院主办的计算技术类学术刊物。

《计算机应用研究》瞄准本学科领域迫切需要的前沿技术,及时反映国内外计算机应用研究的主流技术、热点技术及最新发展趋势。主要刊载内容包括本学科领域高水平的学术论文、本学科最新科研成果和重大应用成果。栏目内容涉及计算机学科新理论、计算机基础理论、算法理论研究、算法设计与分析、区块链技术、系统软件与软件工程技术、模式识别与人工智能、体系结构、先进计算、并行处理、数据库技术、计算机网络与通信技术、信息安全技术、计算机图像图形学及其最新热点应用技术。

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