移动设备中基于云协助的节能任务调度策略

【摘要】：随着无线通信及信息技术领域的迅猛发展,移动设备可以安装丰富的应用程序,为人们的日常生活提供了许多便利。然而这些复杂的应用极大地消耗了移动设备的能量,降低了电池续航时间,同时,电池技术在短期内无法有大的突破。因此,降低移动设备的能耗,成为一个迫切需要解决的问题。云计算的出现为移动设备节能及能力扩展提供了一个新的思路。 针对移动设备的节能问题,本文提出一种基于云协助的节能任务调度策略。在移动设备中的应用可以被细分成一系列顺序任务及并行任务。这些任务可以被卸载到云端执行,高性能云端服务器可以加速任务执行,并节约移动设备的执行能耗。然而,由于这些任务需要通过无线传输通道被传输到云端,因此在节约执行能耗的同时,会引起附加的传输能耗。由于执行能耗及传输能耗的对立,任务卸载到云端之前,需要先判断是否能降低总能耗,因此,合适且有效的节能调度策略显得非常必要。本文首先对此任务调度问题通过任务模型、执行模型及传输模型三个方面进行系统建模,得到优化函数,其优化目标为在总完成时间约束内,最小化移动设备的能量消耗。然后将系统模型映射到图论中,从而将任务调度问题转化成为一个有约束最短路问题,采用LARAC (Lagrangian Relaxation based Aggregated Cost)算法进行求解,得到其近似最优解。 仿真实验表明,当与只在移动设备上执行的纯策略相比,本文所提出的基于云协助的任务调度策略最多降低了82.47%的能耗以及25.70%的时间消耗。另外,本文还进一步在多种时间约束下,对不同类型的应用仿真验证了所提算法的有效性及适用性。 【关键词】：移动云 节能任务调度 最短路算法
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP393.05
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 移动设备节能的国内外研究现状11-13
• 1.2.1 移动设备节能趋势11
• 1.2.2 移动设备能耗组成及节能传统方法11-12
• 1.2.3 移动设备节能新方向12-13
• 1.3 本文的主要内容13-14
• 1.4 本文的章节安排14-16
• 第二章 移动云计算概述16-30
• 2.1 云计算介绍16-22
• 2.1.1 云计算定义16
• 2.1.2 云计算发展历程16-17
• 2.1.3 云计算体系架构及产业链17-20
• 2.1.4 云计算关键技术20-22
• 2.2 移动云计算介绍22-30
• 2.2.1 移动云概念及其发展22-23
• 2.2.2 移动云计算模型23-25
• 2.2.3 移动云计算关键技术25-27
• 2.2.4 移动云计算的成功案例27-30
• 第三章 基于移动云的任务调度30-38
• 3.1 数据中心效率提升的任务调度30-33
• 3.1.1 经典任务调度算法31-32
• 3.1.2 智能任务调度算法32-33
• 3.2 改善移动设备性能的任务调度33-38
• 3.2.1 计算卸载33-35
• 3.2.2 性能扩展35-38
• 第四章 在移动设备中基于云协助的节能任务调度38-50
• 4.1 任务调度系统建模38-44
• 4.1.1 任务模型的建立39-41
• 4.1.2 执行模型的建立41-43
• 4.1.3 通道模型的建立43-44
• 4.2 转换为有约束的最短路径问题44-47
• 4.3 基于LARAC的算法设计47-50
• 第五章 实验仿真及结果分析50-62
• 5.1 与Zhang算法的实验比较50-55
• 5.2 算法的有效性及适用性分析55-62
• 5.2.1 计算型应用实验56-58
• 5.2.2 数据型应用实验58-59
• 5.2.3 实验小结59-62
• 第六章 结论与展望62-64
• 6.1 论文总结62
• 6.2 工作展望62-64
• 参考文献64-68
• 硕士在读期间的工作68-69
• 致谢69

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