遠(yuǎn)程教育中的多媒體資源調(diào)度技術(shù)

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摘要：為了提高遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中的多媒體資源的訪問和檢索能力，實(shí)現(xiàn)教育資源共享，提出一種基于嵌入式優(yōu)先級列表控制的遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中多媒體資源調(diào)度技術(shù)。分析嵌入式遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的多媒體資源分布的內(nèi)核結(jié)構(gòu)模型，對資源信息流進(jìn)行非線性時間序列擬合，采用平滑濾波方法將多媒體資源的執(zhí)行時間窗口劃分為一組均勻分布的時隙，在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)資源出入棧的優(yōu)先級列表控制，實(shí)現(xiàn)資源調(diào)度優(yōu)化。仿真結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)多媒體資源調(diào)度，提高了資源分配的均衡性和資源利用率。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)；多媒體資源；資源調(diào)度；嵌入式系統(tǒng)；優(yōu)先級列表

0引言

遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，大量的教學(xué)資源分布在整個教學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的存儲空間內(nèi)，通過云存儲和云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源保存和利用，以供用戶隨時訪問和利用多媒體教育資源。遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中的多媒體資源調(diào)度系統(tǒng)采用嵌入式設(shè)計(jì)方法，通過統(tǒng)一的資源訪問接口實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)資源的進(jìn)程管理、內(nèi)存管理和空間分布管理。在進(jìn)行資源調(diào)度中，需要一種有效的多媒體資源調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫訪問和多媒體資源整合，研究多媒體資源調(diào)度技術(shù)，對提高遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的利用效率和系統(tǒng)可靠性方面具有重要意義[1]。針對當(dāng)前資源調(diào)度收斂性不好、魯棒性差的問題，本文提出基于嵌入式優(yōu)先級列表控制的遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中多媒體資源調(diào)度技術(shù)。通過資源調(diào)度的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和算法改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)多媒體資源調(diào)度優(yōu)化。通過仿真試驗(yàn)進(jìn)行了性能驗(yàn)證，展示了本文設(shè)計(jì)的調(diào)度技術(shù)在提高遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)多媒體資源調(diào)度均衡性和時效性方面的優(yōu)越性。

1多媒體資源分布的內(nèi)核結(jié)構(gòu)模型

1.1遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的多媒體資源的嵌入式分布

為了實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中的多媒體資源調(diào)度優(yōu)化，遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)多媒體資源嵌入式調(diào)度系統(tǒng)的內(nèi)核管理程序分為進(jìn)程管理、訪問管理、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理、接口管理、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理等[2]。遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)在多媒體資源調(diào)度環(huán)境下，假設(shè)云計(jì)算下遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理處理機(jī)pi執(zhí)行多媒體教育資源nj得到信息準(zhǔn)確查詢概率為：基于負(fù)載均衡的多媒體資源調(diào)度策略[3]，得到遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中的多媒體資源調(diào)度均衡的標(biāo)準(zhǔn)值CMh和SCMh式中：qj為多媒體資源調(diào)度等待序列的長度；μ(u)為資源分布空間中的訪問密度；N為數(shù)據(jù)訪問空間的幾何參考模型。

1.2資源信息流的數(shù)據(jù)擬合計(jì)算

對資源信息流進(jìn)行非線性時間序列擬合，在資源分布的數(shù)據(jù)聚類中，結(jié)合資源分配的收斂閾值指標(biāo)Con⁃vergenceMetric得到遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)多媒體教育資源調(diào)度模型中有n個輸入控制參量，m個輸出參量[4]。定義往返時延（Round⁃TripTime，RTT）表示遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的時間開銷，構(gòu)建多媒體教育資源分簇調(diào)度模型，結(jié)合非線性時間序列分析方法[5]，得到待調(diào)度的多媒體教育資源的非線性信息流擬合結(jié)構(gòu)為：P={p1,p2,⋯,pm},m∈N（4）式中，p為資源分配的鏈路優(yōu)先級屬性。對∀m∈N，多媒體資源準(zhǔn)確到達(dá)次調(diào)度中心的閾值分布滿足：∑j=N2iMxmi≤1（5）設(shè)M是d維的多媒體資源調(diào)度的鏈路層分布系統(tǒng)，u表示一個光滑的陣列流形矢量，對于Φ:M→R2d+1，得到多媒體資源調(diào)度的聚類中心函數(shù)為：Φ(z)=(h(z),h(φ)1(z),⋯,h(φ)2d(z)T（6）通過對多媒體資源信息流的數(shù)據(jù)擬合計(jì)算，為進(jìn)行資源調(diào)度提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2資源調(diào)度技術(shù)改進(jìn)

2.1多媒體資源調(diào)度的時隙分布優(yōu)化

在進(jìn)行遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的多媒體資源的嵌入式分布計(jì)算和非線性時間序列擬合的基礎(chǔ)上，進(jìn)行資源調(diào)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文提出基于嵌入式優(yōu)先級列表控制的遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中多媒體資源調(diào)度技術(shù)。采用平滑濾波方法將多媒體資源的執(zhí)行時間窗口劃分為一組均勻分布的時隙[6]，平滑濾波的系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：式中：xG為多媒體教育資源傳輸?shù)呢?fù)載率；xT為單個資源輸出的融合測量誤差；xW為加權(quán)平均；xL為本輪調(diào)度到達(dá)遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中心的鏈路衰減；μmωσ為遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)Sink節(jié)點(diǎn)的均衡分布控制因子；Tωσ為調(diào)度時間延遲。執(zhí)行時間窗口劃分為一組均勻分布的時隙，由此得到多媒體資源調(diào)度的時隙分布的間隔為：RTTs=(1-α)×RTTs+α×RTT（8）根據(jù)上述時隙分布，設(shè)計(jì)優(yōu)先級列表，進(jìn)行資源出入棧控制。

2.2資源出入棧的優(yōu)先級列表控制

在將執(zhí)行時間窗口劃分為一組均勻分布的時隙的基礎(chǔ)上，在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)資源出入棧的優(yōu)先級列表控制[7]，資源出入棧控制約束條件為：ìíîïïïïïïS=1||A-1∑i=1A(dˉ-di)2di=min{∑}m=1kf||m(ai)-fm(aj)ai,aj∈Ai,j=1,2,⋯,||A（9）式中：dˉ為網(wǎng)絡(luò)分簇能耗RTT平均值；k為資源在堆棧中的吞吐量。信息融合中心節(jié)點(diǎn)執(zhí)行多媒體教育資源調(diào)度的前導(dǎo)時隙定義為：inf{E[c1,c2,ϕ|u0]}=λ1∫Ω(u0-c1)2H(ϕ)dxdy+λ2∫Ω(u0-c2)2(1-H(ϕ))dxdy（10）調(diào)度模型的控制閾值為：AT(v)=maxu∈FI(v)[AT(u)+delay(v)]（11）RT(v)=minw∈FO(v)[RT(w)-delay(v)]（12）綜上處理，在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的多媒體資源的優(yōu)化調(diào)度。

3仿真測試分析

為了驗(yàn)證本文方法在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中的多媒體資源調(diào)度中的應(yīng)用性能，進(jìn)行仿真試驗(yàn)分析。試驗(yàn)采用Matlab仿真設(shè)計(jì)；采用NS⁃2.27和NS軟件生成多媒體教育資源信息列表，遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)采用JDK1.6，a1Gbps交換網(wǎng)，對多媒體教育資源的采樣率為fS=10kHz，采樣數(shù)據(jù)長度為1024，初始閾值為0.12，計(jì)算節(jié)點(diǎn)N=50。根據(jù)上述仿真設(shè)計(jì)，進(jìn)行資源調(diào)度的仿真分析.進(jìn)行資源調(diào)度的均衡性測試和資源利用率對比.采用本文方法進(jìn)行多媒體資源調(diào)度，均衡性較好，資源利用率較高。

4結(jié)語

本文提出一種基于嵌入式優(yōu)先級列表控制的遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)中多媒體資源調(diào)度技術(shù)。分析嵌入式遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)的多媒體資源分布的內(nèi)核結(jié)構(gòu)模型，對資源信息流進(jìn)行非線性時間序列擬合，采用平滑濾波方法將多媒體資源的執(zhí)行時間窗口劃分為一組均勻分布的時隙，在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)資源出入棧的優(yōu)先級列表控制，實(shí)現(xiàn)資源調(diào)度優(yōu)化。分析得出采用該方法進(jìn)行遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)多媒體資源調(diào)度，資源分配的均衡性和資源利用率更高。

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作者:農(nóng)民強(qiáng) 單位:廣西師范學(xué)院