I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   2 A p r il   201 8 ,   p p .   853 ~ 8 6 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v8 i 2 . pp 853 - 8 6 6          853       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   Wo rkflow  Scheduling  Techniqu es  a nd Algo rith m s i n Ia a Clo ud:  A  Survey       K .   K a ly a na   Cha k ra v a rt hi Va idehi   Vij a y a k u m a r   S c h o o o f   Co m p u ti n g   S c ien c e s an d   En g i n e e rin g ,   V IT   Un iv e rsit y ,   Ch e n n a i ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  2 6 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Dec   2 7 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J an   11 ,   2 0 1 8     In   t h e   m o d e rn   e ra ,   w o rk f lo w a re   a d o p ted   a a   p o w e rf u a n d   a tt ra c ti v e   p a ra d ig m   f o e x p re ss in g /so lv in g   a   v a ri e t y   o f   a p p li c a ti o n li k e   sc ie n ti f i c ,   d a ta   in ten siv e   c o m p u ti n g ,   a n d   b ig   d a ta  a p p li c a ti o n s u c h   a M a p R e d u c e   a n d   Ha d o o p .   T h e se   c o m p le x   a p p li c a ti o n a re   d e sc rib e d   u sin g   h ig h - lev e re p re se n tatio n i n   w o rk f lo w   m e t h o d s .   W it h   t h e   e m e r g in g   m o d e o f   c lo u d   c o m p u ti n g   tec h n o lo g y ,   sc h e d u li n g   in   th e   c lo u d   b e c o m e th e   i m p o rtan t   re se a rc h   to p ic.  C o n se q u e n tl y ,   w o rk f lo w   sc h e d u li n g   p r o b lem   h a b e e n   stu d ie d   e x ten siv e l y   o v e th e   p a st  fe w   y e a rs,  f ro m   h o m o g e n e o u c lu ste rs,  g rid to   th e   m o st  re c e n p a ra d ig m ,   c lo u d   c o m p u ti n g .   T h e   c h a ll e n g e th a n e e d   to   b e   a d d re ss e d   li e in   tas k - r e so u rc e   m a p p in g ,   Qo S   re q u irem e n ts ,   re so u rc e   p ro v isio n in g ,   p e rf o rm a n c e   f lu c tu a ti o n ,   f a il u re   h a n d l in g ,   re so u rc e   sc h e d u li n g ,   a n d   d a ta  sto ra g e .   T h is  w o rk   f o c u se o n   th e   c o m p lete   stu d y   o f   th e   re so u rc e   p ro v isio n in g   a n d   sc h e d u li n g   a lg o rit h m in   c l o u d   e n v iro n m e n fo c u sin g   o n   In f ra stru c tu re   a s   a   s e rv ic e   ( Ia a S ).   We  p ro v id e d   a   c o m p re h e n siv e   u n d e rsta n d i n g   o f   e x isti n g   sc h e d u l in g   tec h n i q u e a n d   p ro v id e d   a n   i n sig h i n to   re se a rc h   c h a ll e n g e s th a w il b e   a   p o ss ib le f u t u re   d irec ti o n   t o   t h e   re se a rc h e rs.   K ey w o r d:   I aa S c lo u d   Me ta - h eu r i s tics   R eso u r ce   p r o v is io n i n g   Scien ti f ic  w o r k f lo w s   W o r k f lo w   s ch ed u li n g   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   K.   Kal y a n C h ak r a v ar th i,    Sch o o l o f   C o m p u ti n g   Sci e n ce s   an d   E n g i n ee r in g ,     VI T   Un iv er s it y ,     C h e n n ai T am il Na d u   -   6 0 0   1 2 7 ,   I n d ia.   E m ail:  k al y a n . k o n eti @ g m ail. c o m       1.   I NT RO D UCT I O N     Scien ti f ic  w o r k f lo w   m a n a g e m en s y s te m s   ar b ec o m in g   p o p u lar   f o r   s o lv i n g   t h p r o b le m s   w h ic h   in v o l v co m p lex   d ata  o f   d i f f er en s ize ,   d ata  a n al y s is ,   an d   h i g h er   p r o ce s s in g   p o w er .   A   p r o ce s s   ca n   b m o d eled   as  w o r k f lo w   b y   d iv id in g   it   i n to   s m aller   s u b - p r o ce s s es,  ca l led   task s .   T h ese  s u b - p r o ce s s e s   ar d is tr ib u ted   to   m u ltip le  co m p u ti n g   r eso u r ce s   f o r   f a s ter   p ar allel  e x ec u ti o n .   T h r eso u r ce   p r o v i s io n i n g   an d   s c h ed u li n g   p r o b lem s   h a v b ee n   w id el y   s t u d ied   in   th liter at u r f r o m   h o m o g e n eo u s   clu s ter s   to   t h m o s r ec en p ar ad ig m ,   clo u d   co m p u ti n g .   T h is   w o r k   f o cu s e s   o n   t h co m p lete  s tu d y   o f   th r eso u r ce   p r o v is io n i n g   a n d   s c h ed u li n g   alg o r ith m s   i n   clo u d   e n v ir o n m en t f o c u s i n g   o n   I n f r astr u ctu r as a   s er v ice   ( I aa S) .     Dif f er en clo u d   p r o v id er s   h av v ar io u s   p r o d u ct  o f f er in g s   s u ch   as  So f t w ar as  Ser v ice  ( SaaS) ,   P latf o r m   a s   Ser v ice   ( P aa S)  an d   I n f r astr u ct u r as   Ser v ic ( I aa S).   Ho w e v er ,   t h is   s u r v e y   f o cu s es  o n   I aa S   clo u d s .   T h I aa c lo u d s   p r o v id ac ce s s   to   v ir tu a p o o o f   u n li m ited   a n d   h eter o g e n eo u s   r eso u r ce s   o n - d em a n d ,   w h ic h   ar f lex ib le  a n d   s ca lab le  f o r   d ep lo y in g   r eso u r ce - i n te n s i v s cie n ti f ic  w o r k f lo w s .   T h is   en ab les   th w o r k f lo w   m a n a g e m en s y s te m s   to   ac ce s s   t h r eso u r ce s   o n - De m a n d   w ith   p r ed ef i n ed   co n f i g u r atio n   o f   a   v ir tu a m ac h i n e   ( V M) .   T h ese  VM s   ca n   b ac q u ir ed   o r   r elea s ed   o n - De m a n d   a n d   b ein g   p o s s ess ed   in   fin e   g r ain ed   p r icin g   u n it,  f o r   ex a m p le,   Am az o n   ch ar g es p er   h o u r   an d   A z u r ch ar g ed   o n   p er   m in u te  b asis .   P r ev io u s   r esear ch   w o r k s   f o r   cl u s ter s   a n d   g r id s   f o cu s ed   o n :   a.   Me etin g   d ea d lin es o r   m i n i m iz in g   t h m ak e s p an   w i th o u t c o n s id er in g   t h i n f r astru ct u r co s t .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   8 5 3     8 6 6   854   b.   Fo cu s   o n l y   o n   tas k - r e s o u r ce   m ap p in g   s ta g as  th r eso u r ce s   w h er co n f ig u r atio n s   ar k n o w n   in   ad v an ce .   W h er a s   i n   C lo u d   an o th er   s tag e   ex is t s   ca lled   r e s o u r ce   p r o v is io n in g   to   d eter m in t h e   n u m b er   a n d   t y p o f   r eso u r ce s   r eq u ir ed   w h ic h   a f f ec ts   b o th   m ak e s p an   o f   t h w o r k f lo w   ex ec u tio n   an d   th co s t.       I n   th is   s u r v e y ,   v ar io u s   c h ar ac ter is tics   o f   e x is t in g   r eso u r ce   p r o v is io n i n g   an d   s ch ed u lin g   alg o r ith m s   ar an al y ze d .   T o   ac h iev p er f o r m a n ce   a n d   co s o b j ec tiv es,  Sch ed u ler s   s h o u ld   b a w ar o f   th d y n a m ic  n a tu r e   o f   t h clo u d   p latf o r m s   an d   th e   u n ce r tai n ties   i n   r eso u r ce s   s u c h   a s   t h p er f o r m an ce   o f   VM ,   n et w o r k   b an d w id th ,   p r o v is io n i n g   an d   d e - p r o v is io n in g   VM s .   W e x te n d ed   o u r   d is cu s s io n   f o cu s ed   o n   t h cl o u d   w h ic h   i n cl u d es   d y n a m ic  r eso u r ce   p r o v is io n i n g   an d   s ch ed u lin g   d ec is io n s ,   Qu alit y   o f   Ser v ice   ( Qo S),   Qu alit y   o f   Data   ( Qo D)   co n s tr ain ts ,   s c h ed u li n g   o b j ec ti v es a n d   Op ti m izat io n   s tr ate g ie s.     1 . 1 .   Clo ud   Reso urce   M o del   T h r eso u r ce   m o d el  d ef i n es   th co m p o n en t s   o f   p r o ce s s in g   ele m en t s   a n d   co n n ec tio n s   a m o n g   p r o ce s s in g   ele m e n ts   i n   p ar all el  co m p u ti n g   e n v ir o n m en [ 1 ] .   I n   I aa S,  clo u d   r eso u r ce   is   ca lled   ( in s tan tiated   as)  VM .   A   VM   i s   an   en v ir o n m en t   t h at  i s   i n s ta lled   o n   s o f t war th at  b e h av e s   as   i f   it   is   a   s e p ar ate  OS.  Di f f er e n t   clo u d   p r o v id er s   p r o v id d if f e r en VM   t y p es  o f   VT   {v t1 ,   v t2 ,   ……. ,   v t | VT | },   w h er v t   is   as s o ciate d   w it h   t w o   attr ib u tes o f   ca p ab ilit y   a n d   co s t.      1 . 2 .   Reso urce   a cc ess   a nd   pric i ng   m o de ls   I n ter f ac a n d   I n f r astr u ct u r t o g eth er   f o r m s   clo u d   e n v ir o n m e n t   [ 2 ] .   Var io u s   I aa p r o v id er s   o f f er   d iv er s r eso u r ce   ac ce s s   a n d   p r icin g   o p tio n s   f o r   r eser v ed ,   o n - d em a n d   an d   s p o t in s ta n ce s .     a.   R eser v ed i n s ta n ce T h i s   m o d el  allo w s   th e   u s er s   to   r eser v co m p u t in g   r e s o u r ce s   f o r   a   lo n g er   p er io d   b y   p r ep a y in g   t h r eser v atio n   f ee .   b.   On - d e m a n d   in s ta n ce T h is   m o d el  allo w s   t h u s er s   to   lease  t h r eso u r ce   in   a   f in e - g r ain ed   m an n er   b ased   o n   t h d e m an d .   On - d e m an d   i n s ta n ce s   ar u s u all y   c h ar g ed   m o r e   th a n   th e   r eser v ed   in s ta n ce s   f o r   th e   s a m e   VM   t y p e.   O n - d e m an d   o p tio n   ad o p ts   co ar s e - g r ain ed   b ill in g   o p tio n ,   f o r   e x a m p le,   Am az o n   E C 2   c h ar g e s   p er   h o u r   b illi n g   c y cle,   w h er ea s   A z u r ch ar g e s   p er   m i n u te  b illi n g   c y cle.   P ar tial u s ag o f   i n s tan ce s   is   r o u n d ed   u p   to   n e x t b illi n g   c y cle.   c.   Sp o i n s ta n ce .   So m o f   th I aa p r o v id er s   o f f er   d y n a m ic  p r icin g   s ch e m f o r   th eir   lar g q u an titi e s   o f   s p ar ca p ac it y   u n s o ld .   T h ese  d y n a m icall y   p r iced   VM s   ar ca lled   as   s p o in s tan ce s ,   w h o s e   p r ice  ch an g e s   b ased   o n   t h m ar k et  s u p p l y   an d   d e m a n d   p att er n s .   T h is   m o d el  allo w s   th u s er s   to   b id   o n   th o s s p ar ca p ac ities   an d   g r an t s   t h r eso u r ce s   to   th u s er s   i f   t h eir   b id   p r ice  is   h ig h er   th an   th s p o i n s tan ce   p r ice.   Sp o in s ta n ce   p r ices  ar u s u all y   m u ch   lo w er   t h an   th e   o n - d e m a n d   i n s ta n ce   p r ice.   Ho w ev er ,   s p o i n s ta n ce   m a y   b ter m i n ated   at  a n y   ti m w h en   th b id d in g   p r ice  is   lo w er   th an   t h s p o t i n s ta n ce   p r ice.   R est  o f   t h p ap er   is   as  f o llo w s .   Sec tio n   2   in tr o d u ce s   th e   o v er v ie w   o f   s cie n ti f ic  w o r k f lo w s   an d   ap p licatio n   m o d el  ta x o n o m y .   Sectio n   3   d is c u s s es   w o r k f lo w   s ch ed u li n g   tech n iq u es  b as ed   o n   th liter atu r e   s u r v e y   f o r   b o th   r eso u r ce   an d   w o r k f lo w .   A   d etailed   d is cu s s i o n   o f   o u ts ta n d i n g   a l g o r ith m s   i n   S ec tio n   4 ,   Fi n all y ,   r esear ch   ch alle n g es i n   S ec tio n   5   a n d   co n clu s io n   ar d escr ib ed   in   S ec tio n   6 .         2.   O VE RVI E O F   SC I E N T I F I WO RK F L O W   W o r k f lo w   is   t h s er ie s   o f   o r ch estra ted   ac tiv it ies  t h at  ar n ec ess ar y   to   co m p le te  tas k .   I h as  its   r o o t s   in   co m m er cial  en ter p r is e s   o f   o f f ice  a u to m at io n   s y s te m s   a s   b u s in es s   p r o ce s s in g   to o l,  w h ic h   is   m at u r ed   r esear ch   ar ea   [ 3 ] .   Scie n ti c   wo r k o w s   d escr ib a   s er ies   o f   co m p u tatio n s   th at   e n ab le  t h an al y s is   o f   d ata  i n   a   s tr u ct u r ed   an d   d is tr ib u ted   m an n er   an d   allo w s   s c ien t is t s   to   m o d el,   d esig n ,   ex ec u te,   d eb u g ,   r e - co n f i g u r an d   r e - r u n   a n al y s is   a n d   v i s u al izatio n   p r o ce s s es .   W o r k f lo w s   ca n   b e x p r ess ed   an d   p r o ce s s ed   as  b est  ef f o r t,  s u p er s ca lar ,   an d   s tr ea m in g   p ip elin es.  W e   f o cu s   o n   Dir ec ted   ac y clic  g r a p h s   ( D A Gs)  as  th e y   ar co m m o n l y   u s ed   b y   s cie n ti f ic  a n d   r esear ch   co m m u n it y .   DAGs  b y   d ef i n itio n   d o   n o h av c y cles  o r   co n tr o d ep e n d en cie s .   Fo r   ex a m p le,   w o r k f lo w   m a n ag e m e n t   s y s te m s   s u ch   a s   P eg asu s C l o u d b u s W f M S ASK AL ON a n d   DAGM an s u p p o r th w o r k f lo w s   m o d eled   as   DAGs.   Fo r m all y ,   D AG  ca n   b r ep r esen ted   as W   G( T ,   E ) , w h er e     T   i s   s et  o f   v   = |   T |   ta s k s   { t 1 ,t 2 ,...,t n }   an d   ea ch   tas k   is   a   s eq u e n ce   o f   i n s tr u ctio n s   t h a m u s b e   ex ec u ted ,     An d     E is   s et   o f   = |   E |   d ir ec ted   ed g es { e i j   | ( t i ,t j   E   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       W o r kflo w   S ch ed u lin g   Tech n iq u es a n d   A lg o r ith ms in   I a a S   C lo u d :   A   S u r ve y   ( K .   K a lya n a   C h a kra va r th i )   855   R ep r esen ti n g   in ter - ta s k   d ata  d ep en d en cies,  i n   w h ich   ti  i s   s ai d   to   b th p ar en task   o f   tj   an d   tj   is   s aid   to   b ch ild   tas k   o f   ti.  E ac h   e d g e i j   r ep r esen ts   p r ec ed en c r elatio n   w h ich   i n d icate s   th a task   t j   s h o u ld   n o t   s tar its   ex ec u ti o n u n til  ta s k   t ex ec u t io n   is   co m p leted   an d   it s   in p u d ata  is   a v ailab le  to   tj .   A   tas k   w h ic h   d o es   n o t   h a v e   p ar en t   ta s k   is   ca lled   an   en tr y   ta s k ,   w h er e   as   a   ta s k   w h ic h   d o es   n o t   h av e   c h ild   ta s k   is   ca lled   an   e x i t   task . T o   g en er alize   th e   D A G   s tr u ctu r e   w it h   o n l y   o n e   en tr y   t ask   a n d   o n e   e x it   tas k ,   t w o   d u m m y   tas k s   t start   a n d   t end   ar u s u all y   ad o p ted   an d   ad d ed   to   th b eg in   an d   en d   o f   th w o r k o w ,   w h ic h   h a v e   ze r o   co m p u tatio n   w o r k lo ad   an d   ze r o   co m m u n ic atio n   d ata  to   ac tu al  s tar t   tas k s   an d   en d   tas k s .   T h p r o ce s s   o f   s c h ed u li n g   w o r k f lo w   r ep r esen t s   ass i g n i n g   t ask s   to   r eso u r ce s   an d   o r ch e s tr atin g   th ei r   ex ec u t io n   to   p r eser v t h d ep en d en cies  a m o n g   t h tas k s .   Fo r m all y ,   s ch ed u le  [ 4 ] ,   is   r ep r esen ted   as  a     3 - tu p le,   S=  <R,  M,   m a k esp a n >,   W h er R   is   th s et  o f   r eso u r ce s   {r 1 ,   r 2 ,   r 3 ….   r n }   an d   co n s is t s   o f   tas k   r eso u r ce   m ap p in g s .   T h m a k e s p an   i s   t h s c h ed u le  le n g th   o f   S .   A ll  t h al g o r ith m s   i n   t h is   s u r v e y   d if f er   i n   th eir   ab ilit y   to   s ch ed u le  i n   t h w o r k f lo w   m u ltip licit y .   Al g o r ith s   ar d esi g n ed   to   s c h ed u le  d i f f er en t y p es  o f   w o r k f lo w s   w it h   d i f f er e n m u ltip licit y   lik Si n g le   n s ta n ce   o f   w o r k f lo w s ,   o r   m u lt ip le  in s tan ce s   o f   t h s a m e   w o r k f lo w s ,   m u l tip le  w o r k f lo w s .   R o d r ig u ez   a n d   R aj   [ 5 ]   id en tif ied   3   t y p es o f   s c h ed u li n g   p r o ce s s e s   f r o m   t h w o r k f lo w   m u lt ip licit y   p er s p ec ti v e.   a.   Sin g le  W o r k f lo w   Sin g le  w o r k f lo w s   ar e x ec u te d   s eq u en tiall y   a n d   in d ep en d e n tl y .   T h is   is   th e   tr ad itio n al  m o d el  u s ed   in   g r id s ,   cl u s ter s ,   a n d   clo u d s .   A l g o r ith m s   i n   th is   clas s   ar f o cu s ed   o n   co s o p ti m iza ti o n   an d   m ee ti n g   t h Qo S [ 6 ]   r eq u ir e m en ts   f o r   s in g le  u s er   an d   s i n g le  D A G.   b.   W o r k f lo w   E n s e m b les   W o r k f lo w   en s e m b les  ar i n te r r elate d   w o r k f lo w s   w h ich   ar g r o u p ed   to g et h er .   T h ese  w o r k f lo w s   w il h a v th s i m ilar   s tr u ctu r e   b u d if f er   in   t h eir   s ize  an d   in p u d ata.   A lg o r it h m s   in   t h is   cl ass   ar f o cu s ed   o n   ex ec u ti n g   all  th i n s ta n ce s   o f   t h w o r k f lo w   i n   th en s e m b le  w it h   av ailab le  r eso u r ce s .   Qo r eq u ir e m e n ts   ar o n l y   s p ec if ied   f o r   m u ltip le  w o r k f lo ws  b u n o f o r   s i n g le   w o r k f lo w .   I n   t h is   m o d el,   n u m b er   o f   i n s ta n ce s   ar k n o w n   i n   ad v a n ce   an d   s ch ed u ler   u s t h is   f o r   p lan n i n g   a n d   ex ec u t io n   o f   ta s k s .   c.   Mu ltip le  W o r k f lo w s   Mu ltip les   w o r k f lo w s   ar s i m i lar   to   en s e m b le s   e x ce p t h at,   t h w o r k f lo w s   s c h ed u led   m a y   n o b r elate d   to   ea ch   o th er   an d   also   v ar y   i n   s ize,   s tr u c tu r e,   an d   d ata.   Sch ed u li n g   i s   v ie w ed   as  d y n a m ic   as  th n u m b er   an d   t y p o f   w o r k f lo w s   ar u n k n o w n   i n   ad v a n ce .   E ac h   i n d ep en d en w o r k f l o w   w il l   h av it s   o w n   Qo S r eq u ir e m e n t .       3.   T AXO NO M O F   W O RK flO S CH E DU L I NG   W o r k o w   s c h ed u li n g   p r o b lem   h as   b ee n   s t u d ied   ex ten s i v el y   o v er   p ast  y ea r s   an d   m a n y   h eu r i s tic s   h av e   b ee n   d ev e lo p ed   f o r   s c h ed u li n g   t h tas k s   i n   d is tr ib u ted   en v ir o n m e n ts .   T h i n p u to   th w o r k f lo w   s ch ed u lin g   a lg o r it h m   is   th e   a b s tr a ct  w o r kflo w s   w h ic h   d ef i n t h ta s k s   w i th o u s p ec if y i n g   t h lo ca tio n   o f   th e   r eso u r ce s   i n   w h ich   t h ese  tas k s   ar ex ec u ted .   A b s tr ac w o r k f lo w s   ar ca teg o r ized   as  d et ermin is tic   a n d   non - d etermin is tic I n   th e   d eter m i n i s tic  m o d el,   ta s k   d ep en d e n cies   an d   in p u d ata  ar k n o w n   in   a d v an ce ,   w h er ea s   i n   n o n - d eter m i n i s tic  m o d el  t h e y   ar k n o w n   at  t h r u n   ti m o n l y .   W o r k f lo w   s c h ed u li n g   ca n   b ca teg o r ized   as  b est - e o r b as ed   an d   Qo co n s tr ain t - b ased   s ch ed u lin g   [ 7 ]   as  s h o w n   i n   F ig u r e   1 .   T h e   B est - e f f o r s c h ed u li n g   f o cu s e s   o n   m i n i m izi n g   t h m a k esp a n ,   i g n o r i n g   v ar io u s   u s er s   Qo co n s tr ai n t s .   T h Qo co n s tr ai n t - b ased   s c h ed u l in g   at te m p ts   to   m i n i m ize  t h e   p er f o r m an ce   u n d er   m o s i m p o r tan Qo co n s tr ai n ts ,   f o r   ex a m p le,   m in i m ize  c o s u n d er   d ea d lin co n s tr ain t s   o r   m i n i m ize  ti m e   u n d er   b u d g et  co n s tr ai n t.     3 . 1   B est - E f f o rt   ba s ed  S cheduli n g   T h b est - ef f o r s ch ed u l in g   att e m p ts   to   o p ti m ize  o n o b j ec ti v w h ile  i g n o r in g   o t h er   f ac to r s   s u c h   as   m o n etar y   co s an d   v ar io u s   Qo r eq u ir e m en t s .   T h o b j e ctiv o f   b est - ef f o r s ch ed u li n g   al g o r ith m s   i s   to   m i n i m ize  th m ak e s p an .   T h m a k e s p an   o f   w o r k f lo w   ap p licatio n   is   th to tal  ti m tak en   to   co m p lete  t h e   ex ec u t io n   o f   w o r k f lo w .     B est - E f f o r s c h ed u li n g   alg o r it h m s   ar eith er   h eu r is tics   b ase d   o r meta - h eu r is tics   b ased   ap p r o ac h .   T h e   h eu r i s tic  b ased   alg o r ith m s   f it   o n l y   to   th p ar ticu lar   t y p o f   p r o b lem s   w h ile  m eta - h eu r i s tic s   b ased   alg o r ith m s   ar b ased   o n   a   m e ta - h e u r is tic   m et h o d   w h ic h   p r o v id es  t h g e n er al  s o l u tio n   f o r   d ev elo p in g   s p ec if ic  h eu r i s tic   to   f it in to   s p ec if ic  p r o b le m .     3 . 1 . 1 .   H euristics   T h er ar e   f o u r   class es  o f   s ch ed u lin g   h e u r is tics   f o r   w o r k f lo w   ap p licatio n .   I n d iv i d u al  tas k   s ch ed u lin g ,   lis t sc h ed u li n g ,   clu s ter   an d   d u p licat io n   b ased   s c h ed u li n g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   8 5 3     8 6 6   856   3 . 1 . 1 . 1 .   I nd iv id ua l /I mm ed ia t e   T a s k   S chedu lin g   I n d iv id u a task   s ch ed u lin g   i s   s i m p le  s c h ed u li n g   m et h o d ,   w h ich   m a k es  th d ec is i o n   o n   an   in d iv id u al  ta s k .   T h eM y o p ic  al g o r ith m   i m p le m e n ted   i n   C o n d o r   DA GM a n   s c h ed u les   t h u n m ap p ed   r ea d y   tas k   t o   r eso u r ce   w h ich   ca n   co m p l ete  th tas k   ea r lies t.  T h is   s tep   is   r ep ea ted   u n til all  ta s k s   ar s ch ed u led .         Fig u r e   1 .   T ax o n o m y   o f   w o r k f l o w   s c h ed u li n g   A l g o r ith m s       3 . 1 . 1 . 2 .   L is t   S che du li ng   L is s ch ed u li n g   g e n er ates  s ch ed u li n g   lis o f   ta s k s   b ased   o n   th eir   p r io r itie s   w i th   r an k   v alu a n d   s o r ts   th li s ac co r d in g   to   t h ei r   r an k   v al u e s ,   an d   ex ec u te  t h e   f o llo w in g   t w o   s tep s   r ep ea ted l y   u n ti all  tas k s   i n   th D A ar s c h ed u led .     a.   T ask   p r io r itizin g   Set s   th p r io r it y   to   ea ch   ta s k   w i th   r an k   v a l u f r o m   t h s c h ed u lin g   li s t;    b.   R eso u r ce   Selectio n   Selects  t h task   in   t h o r d er   o f   p r io r ity   an d   allo ca tes  th tas k   to   th o p ti m al  r eso u r ce .   T h s ch ed u l in g   l is t   ca n   b co n s tr u cted   eit h er   s ta ticall y   o r   d y n a m ical l y .   I f   al t h p r io r itie s   o f   tas k s   ar co n s tr u cted   b ef o r a n y   ta s k   allo ca tio n ,   is   ca l led   as  s ta tic  lis s ch ed u li n g .   W h er ea s   i f   t h p r io r ities   o f   u n s ch ed u led   tas k s   ar r ec o m p u ted   af ter   ea c h   ta s k   s c h ed u l in g   s tep ,   it   is   ca lled   as   d y n a m ic  ta s k   s c h ed u l in g .   W h eth er   s tatic  o r   d y n a m ic  lis t,  d if f er en t   p r io r itizin g   attr ib u tes  a n d   r eso u r ce   s ele ctio n   s tr a teg ies   ar r eq u ir ed   to   d ec id e   task   p r io r ities   an d   o p ti m al  r eso u r ce   f o r   ea ch   tas k .   W o r k f lo w   lis s ch ed u li n g   al g o r ith m s   ar eith er   b atch ,   d ep en d en c y   o r   d ep en d en c y - b atc h   m o d e.       3 . 1 . 1 . 2 . 1 .   B a t ch  M o de   B atch   m o d s c h ed u li n g   al g o r ith m s   g r o u p   th e   tas k s   i n to   s e v er a in d ep en d e n ta s k s ,   s u c h   a s   b a g   o f   task s   an d   p ar a m eter   tas k s .   I c o n s id er s   th c u r r en g r o u p   tas k s   to   co m p lete  t h ex ec u tio n   at  th ea r lies ti m e.   So m clas s ic  b atch   m o d h eu r is tics   ar Mi n - Min ,   Ma x - Min ,   Su er ag p r o p o s ed   b y   Ma h e s w ar a n etal   [ 8 ] .     3 . 1 . 1 . 2 . 2 .   Depende ncy   M o de   Dep en d en c y   m o d s ch ed u li n g   alg o r ith m s   ar b ased   o n   s c h ed u lin g   tas k   w it h   i n ter d ep en d en ta s k   alg o r ith m s .   Dep e n d en c y   m o d in ten d s   to   p r o v id s tr a teg y   to   m ap   w o r k f lo w   tas k s   o n   h eter o g e n eo u s   r eso u r ce s   b ased   o n   an al y zi n g   th d ep en d en cies  o f   th e n t i r task   g r ap h .   U n li k b atch   m o d al g o r ith m s ,   i t   r an k s   all  p r io r ities   o f   all  tas k s   b ased   o n   w h o le  ap p licatio n   co n tex t.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       W o r kflo w   S ch ed u lin g   Tech n iq u es a n d   A lg o r ith ms in   I a a S   C lo u d :   A   S u r ve y   ( K .   K a lya n a   C h a kra va r th i )   857   T o p cu o g lu   et  al.   [ 9 ]   p r o p o s ed   th Hete r o g en eo u s - E ar lie s t - Fi n is h - T im ( HE FT )   alg o r ith m   t h a t   ca lcu late s   t h av er a g e x ec u t i o n   ti m f o r   ea c h   ta s k   an d   a v er ag co m m u n ica tio n   t i m e   b et w ee n   r eso u r ce s   o f   t w o   s u cc ess iv e   tas k s .   T h e n   f o r   ea ch   ta s k ,   r an k   v al u is   ca lcu lated   i n   a   r ec u r s iv e   m a n n er   b ased   o n   t h r a n k   v alu e   o f   it s   d ep en d en ta s k s .   E x it  ta s k   w i ll  h av t h lo w e s t   r an k   v al u as  b ei n g   th a v e r ag ex ec u tio n   ti m e.   T h p r e d ec ess o r s   o f   th ex it  t ask   w ill  h av t h eir   av er ag e x ec u t io n   ti m th m a x i m u m   ( [ co m m u n icatio n   ti m f r o m   r eso u r ce   to   an o t h er   r eso u r ce ]   +   [ th e   r an k   v al u o f   t h e   s u cc es s o r ] ) .   T h en   t ask   w i th   t h h ig h e s p r io r ity   w ill b s c h ed u le d   f ir s t .     3 . 1 . 1 . 2 . 3 .   Depende ncy - B a t ch  M o de   Z h ao   an d   Sa k ellar io u   [ 1 0 ]   p r o p o s ed   h y b r id   h eu r i s t ic  ap p r o ac h   f o r   s ch ed u li n g   DAG  in   h eter o g e n eo u s   s y s te m s .   T h is   h eu r is tic  ap p r o ac h   co m b i n e s   d ep en d en c y   m o d an d   b a tch   m o d e.   I f ir s co m p u tes   th e   r an k   o f   ea ch   ta s k   a n d   cr ea tes   a   g r o u p   o f   i n d ep en d en ta s k s .   T h en   it   o r g an izes  tas k s   g r o u p   b y   g r o u p   an d   u s es a   b atch   m o d a lg o r ith m   to   r ep r io r itize  th s ch ed u lin g   o f   ta s k s   in   t h g r o u p .     T ab le  1   s u m m ar izes  th e   t y p ical  lis s c h ed u l in g   h e u r is tic s   f o r   h eter o g e n eo u s   ea r lies t - fin i s h - ti m e   ( HE FT ) ,   c r itical - p ath - on - a - p r o ce s s o r   ( C P OP ) ,   d y n a m ic  lev e l   s ch ed u l in g   ( D L S),   d y n a m ic  c r itical  p ath   ( DC P ) .       T ab le  1 .   T y p ical  lis t sc h ed u lin g   alg o r it h m s   H e u r i st i c   A t t r i b u t e   S t a t i c / D y n a mi c   C o mp l e x i t y   H EFT   r a n k u ( t i )   S t a t i c   O ( e   X   | R | )   C P O P   r a n k ( t i )   =   r a n k u ( t i )   +   r a n k d ( t i )   S t a t i c   O ( e   X   | R | )   D L S   D L ( t i , r l )   =   r a n k u ( t i )   -   EST ti rl   D y n a mi c   O(V 3   X   | R | )   D C P   L S T ( t i   EST ( t i )   D y n a mi c   O(V )       3 . 1 . 1 . 3 .   Clus t er ing   H euri s t ic   B o th   clu s ter in g   b ased   an d   d u p licatio n   b ased   s c h ed u li n g   ( in   3 . 1 . 1 . 4 )   a r d esig n ed   to   o p ti m ize  t h e   d ata  tr an s m is s io n   ti m b et wee n   d ep en d en ta s k s .   I n   m o s s ch ed u li n g   h e u r is tic s ,   ta s k s   ar s ch ed u led   s ep ar atel y .   A   s c h ed u le  t h at  d o es   n o co n s id er   th co m m u n icatio n   d ela y   g e n er ates  th id le  f r ag m en t s   in   t h r eso u r ce .     C lu s ter i n g   h eu r i s tic  co n s is t s   o f   t w o   p ar ts :   a.   C lu s ter i n g   Ma p p in g   tas k s   to   clu s ter s   b.   Or d er in g Or d er in g   tas k s   i n   t h s a m cl u s ter .   C lu s ter i n g   o f   D A i s   t h m a p p in g   o f   all  ta s k s   o n   to   cl u s ter s ,   w h er ea c h   cl u s ter   is   a   s u b s et  o f   ta s k s   an d   ex ec u te s   o n   s ep ar ate  r es o u r ce ,   w h ic h   m in i m ize s   th d ata  tr an s m is s io n   ti m b et w ee n   task s .   Hen ce   t h er e   is   tr ad e - o f f   b et w ee n   m a x i m i zin g   t h p ar allelis m   an d   m in i m izi n g   t h co m m u n ica tio n   d ela y .   I f   th er ar t w o   in d ep en d en t ta s k s   i n   th s a m clu s ter ,   it i s   ca lled   n o n lin ea r   cl u s ter ; o t h er w is ca lled   li n ea r .   A   li n ea r   clu s ter i n g   p r eser v es  p ar allelis m ,   h e n ce   it   d o es  n o in cr ea s th p ar allel  ex ec u t io n   ti m e.   W h er ea s   in   n o n li n ea r   clu s ter in g ,   p ar allel  task s   ar s eq u en t ialize d   w h ich   r ed u ce s   th p ar allelis m   an d   i n cr ea s es t h p ar allel  ex ec u t io n   ti m e.     T ab le  2   o v er v ie w   o f   cl u s ter in g   h eu r i s tics .       T ab le   2 .   C o m p ar es f o u r   t y p ica l c lu s ter i n g   h e u r is tic s   H e u r i st i c   C l u st e r i n g   o r d e r i n g   L i n e a r   C o mp l e x i t y   D S C   [ 1 1 , 1 2 ]   C h o o se s t h e   f r e e   t a sk   w i t h   h i g h e st   r a n k .   Z e r o   i t i n c o mi n g   e d g e s i f   i t   r e d u c e s ra n k d ( t i )   N o n - i n s e r t i o n   No   O   ( l o g   v   ( v   +   e ) )   K B / L   [ 1 3 ]   C l u st e r i n g   a l l   t a s k s o n   t h e   c u r r e n t   c r i t i c a l   p a t h   NA   Y e s   O   ( v   x   ( v   +   e ) )   S a r k a r [ 1 4 ]   Z e r o   t h e   h i g h e st   c o mm u n i c a t i o n   e d g e   i f   t h e   ma k e sp a n   d o e s n o t   i n c r e a se   H i g h e st   r a n k   f i r st   No   O   ( e   x   ( v   +   e ) )   C A S S I I   [ 1 5 ]   C h o o se s   t h e   c u r r e n t   t a sk   w i t h   h i g h e st   r a n k   N o n - i n se r t i o n   No   O   ( e   +   ( v   x   l o g v   ) )               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   8 5 3     8 6 6   858   3 . 1 . 1 . 4 .   Dupl ica t io n H euristic   T h d u p licatio n   b ased   h e u r is t ic is   to   d u p licate  ta s k   o n   t h s a m r eso u r ce   w it h   tar g e tas k   s o   t h at   tr an s m is s io n   ti m b et w ee n   t h o s t w o   ta s k s   a v o id ed .   T h m o t iv atio n   o f   d u p licatio n   h e u r is t i is ,   it  m a y   h ap p en   th at  s o m e   r eso u r ce s   m a y   b id le  d u r in g   d i f f er en t   ti m p er io d s   b ec au s tas k s   as s i g n ed   to   th e m   m a y   b w ai tin g   f o r   th d ata  f r o m   o th er   r eso u r ce s .   T h ese  id le  ti m s lo ts   ar e f f ec tiv e l y   u til ized   b y   i d en ti f y i n g   t h cr itical  tas k s   an d   allo ca tin g   t h e m   i n   th e s s lo ts ,   f u r t h er   r ed u ci n g   t h e x ec u tio n   ti m e.   B ased   o n   t h e   s elec tio n   o f   ta s k s   to   b d u p licated ,   d up licatio n - b ased   alg o r ith m s   ar e   d i v id ed   in to   t wo   class es s ch ed u li n g   w i th   f u ll   d u p licatio n   ( SF D)   an d   s ch ed u li n g   w i th   p ar tial  d u p licatio n   ( SP D) .   T h SF d u p licated   all  tas k s   f r o m   h ig h er   lev els  o f   tar g et   task s ,   w h er ea s   SP i m p o s e s   r estrictio n s   d u r i n g   tas k   s ele ctio n   p r o ce s s   f o r   d u p licatio n .   Du p licatio n - b ased   s ch ed u lin g   ac h iev e s   s h o r ter   m ak e s p an s ,   it  also   m a k e s   t h s ch ed u li n g   m o r d if c u lt.   T a b le  3   g iv es   a n   o v er v ie w o f   d u p licatio n   h eu r i s t ics.       T ab le  3 .   Ov er v ie w   o f   d u p licat io n   h e u r is tic s   H e u r i st i c   F e a t u r e   L i st \ C l u st e r i n g   D u p l i c a t i o n   t y p e   T D S   [ 1 6 ]   C r i t i c a l   p a r e n t   i d u p l i c a t e d   C l u st e r i n g   P a r t i a l   D u p l i c a t i o n   L W B   [ 1 7 ]   L o w e r   b o u n d   o f   st a r t   t i me   i s a p p r o x i mat e d   C l u st e r i n g   P a r t i a l   D u p l i c a t i o n   P L W   [ 1 8 ]   L o w e r   b o u n d   o f   st a r t   t i me   i s a p p r o x i mat e d   C l u st e r i n g   P a r t i a l   D u p l i c a t i o n   D F R N   [ 1 9 ]   D u p l i c a t i o n   f i r st   a n d   r e d u c t i o n   n e x t   L i st   P a r t i a l   D u p l i c a t i o n   D S H   [ 2 0 ]   U t i l i z a t i o n   o f   i d l e   sl o t   i s m a x i m i z e d   L i st   F u l l   D u p l i c a t i o n   B T D H   [ 2 1 ]   Ex t e n si o n   o f   t h e   D S H   L i st   F u l l   D u p l i c a t i o n   L C T D   [ 2 2 ]   O p t i mi z a t i o n   o f   l i n e a r   c l u s t e r i n g   C l u st e r i n g   F u l l   D u p l i c a t i o n   C P F D   [ 2 3 ]   T a sk   o n   c r i t i c a l   p a t h   i s c o n si d e r e d   f i r s t   L i st   F u l l   D u p l i c a t i o n   P Y   [ 2 4 ]   L o w e r   b o u n d   o f   st a r t   t i me   i s a p p r o x i mat e d   C l u st e r i n g   F u l l   D u p l i c a t i o n   T C S D   [ 2 5 ]   L o w e r   b o u n d   o f   st a r t   t i me   i s a p p r o x i mat e d   C l u st e r i n g   F u l l   D u p l i c a t i o n       3 . 1 . 2 .   M e t a - heuris t ics   As  D A G   s c h ed u l in g   i s   a n   N P - co m p letep r o b lem ,   a n   o p ti m al  s o lu tio n   ca n b f o u n d   i n   p o ly n o m ial   ti m u n le s s   NP   [ 2 6 ] .   M eta - h eu r i s tics   u s u all y   p r o v id e   th g en er al  s tr u ct u r an d   s tr ateg y   g u id elin e s f o r   d ev elo p in g   h e u r is tic.   I n   l iter atu r e,   f e w   m eta - h eu r i s tics   ar p r o p o s ed ,   w h ic h   p r o v id e s   an   ef ficien w a y   o f   m o v i n g   q u ic k l y   to w ar d   v er y   g o o d   s o lu tio n   Gen etic  A l g o r ith m s   ( G As)  ar m o s w id el y   s t u d ied   m et a - h e u r is tic,   w h ic h   p r o v id es  th o p ti m a l   s o lu tio n   f o r   lar g s ea r ch   s p ac u s i n g   t h p r in cip le  o f   ev o lu t io n T h ese  GA s   d i f f er   in   t h r ep r esen t atio n   o f   t h e   s ch ed u les  i n   th e   s ea r ch   s p ac e,   g en et ic  o p er ato r s   f o r   g e n er ati n g   n e w   s c h ed u le s ,   t n es s   f u n c tio n   to   e v al u ate  t h e   s ch ed u les  a n d   s to ch a s tic  a s s i g n m e n t   to   co n tr o th e   g e n etic   o p er ato r s .   L iter atu r e   s u r v e y   s h o w s   t h at  G A - b ased   ap p r o ac h   r eq u ir es a r o u n d   o n m i n u te  to   p r o d u ce   s o lu tio n ,   w h ile  o t h er   h e u r is tic s   r eq u ir an   ex ec u tio n   o f   f e s ec o n d s .   Gr ee d y   R a n d o m ized   A d ap tiv e   Sear ch   P r o ce d u r ( GR A SP )   is   a   r an d o m ized   iter ati v s ea r ch   tech n iq u e B ly th e   et  al .   [ 2 7 ]   i n v e s ti g ate d   GR A SP ,   w h ic h   g ets   b etter   p er f o r m a n ce   t h an   Mi n - M in   h e u r is tic   o n   b o t h   co m p u tatio n al -   an d   d ata - i n ten s iv ap p licatio n s .   Si m u la ted   An n ea lin g   ( S A )   [ 2 8 ]   is   m o ti v ated   b y   th Mo n te   C ar lo   m et h o d   f o r   s tati s ticall y   s ea r ch i n g   t h g lo b al  o p ti m al  b et w ee n   d i f f er e n lo ca l   o p ti m a.   Yo u n g   e al .   [ 2 9 ]   h av i n v esti g ated   p er f o r m a n ce s   o f   S A   alg o r it h m s   f o r   s ch ed u lin g   w o r k o w   ap p lic atio n s   i n   Gr id   en v ir o n m e n t .     3 . 1 . 3 .   Co m pa riso n o f   B est - E o rt   Schedu lin g   Alg o rit h m s   Me ta - h eu r i s tics   p er f o r m   b etter   th an   lo ca s ea r c h   b ased   h eu r is tics   a s   th e y   s ea r c h   s c h ed u le s   in   lar g er   s ea r ch   s p ac e.   Ho w e v er ,   w h en   th n u m b er   o f   tas k s   i n   th w o r k f lo w   D A i n cr ea s es,  s c h ed u li n g   ti m o f   m eta - h eu r i s tics   in cr ea s e s   r ap id l y .   L is s c h ed u li n g   h eu r i s tics   a s s u m es  b o u n d ed   n u m b er   o f   r eso u r ce s   w h er ea s   clu s ter i n g   h e u r is tic s   as s u m es t h u n b o u n d ed   n u m b er   o f   r eso u r ce s .     3 . 1 . 4 .   Dy na m ic  Wo r k o w   S cheduli ng   T h p er f o r m a n ce   o f   r e s o u r ce s   v ar ies  o v er   ti m e.   A   b est   r es o u r ce   m a y   b ec o m t h w o r s t   r eso u r ce   o r   v ice - v er s a.   So n m ez   et  al .   [ 3 0 ]   pr o p o s ed   tax o n o m y   o f   d y n a m ic  s ch ed u lin g   p o licies   b ased   o n   r eso u r ce   in f o r m atio n   ( s tat u s ,   p r o ce s s i n g   s p ee d an d   li n k   s p ee d )   an d   task   i n f o r m atio n   ( tas k   len g t h   a n d   co m m u n icatio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       W o r kflo w   S ch ed u lin g   Tech n iq u es a n d   A lg o r ith ms in   I a a S   C lo u d :   A   S u r ve y   ( K .   K a lya n a   C h a kra va r th i )   859   d ata  s ize) .   Dy n a m ic  s ch ed u l in g   i s   d ev elo p ed   f o r   h an d lin g   t h u n av ai lab ilit y   o f   t h e   r eso u r ce   an d   task   in f o r m atio n .   D y n a m ic   alg o r it h m s   m a k e   th e   tas k   to   VM   a s s i g n m e n t   d ec is io n s   d u r in g   r u n t i m e.   T h ese  d ec is io n s   ar b ased   o n   cu r r en t state  o f   t h r eso u r ce   an d   task   i n f o r m atio n .     3 . 2 .   Q o S - Co ns t ra int  B a s ed  Wo r k o w   Schedu lin g   Mo s o f   th Qo S co n s tr ain t - b a s ed   w o r k f lo w   s c h ed u li n g   h e u r is tics   ar b ased   o n   time   o r   co s t .   T im is   th to tal  ti m ta k en   to   ex ec u te   all  task s   o f   t h w o r k f lo w   ( d ea d lin e) .   C o s is   th to tal  ex p e n s f o r   ex ec u ti n g   t h e   w o r k f lo w   ( b u d g et) .   Sch ed u li n g   al g o r ith m s   b a s ed   o n   ti m a n d   co s co n s tr ain ts ,   ca lled   De ad lin co n s tr ain ed   s ch ed u lin g   a n d   b u d g et  co n s tr ain ed   s ch ed u li n g .       3 . 2 . 1 .   Dea dli ne  Co ns t ra ine d Sched uli ng   Dea d lin co n s tr ai n ed   s ch ed u lin g   ai m s   to   m i n i m ize  th ex ec u t io n   co s w h ile  m ee t in g   th u s er   s p ec if ied   d ea d lin co n s tr ai n t.  I n   liter atu r s u r v e y ,   t w o   h e u r is tics   h a v b ee n   d e v elo p ed   to   m i n i m ize  t h e   co s t   w h ile  m ee ti n g   t h ti m co n s t r ain t.  B a ck - tr a ck in g p r o p o s ed   b y   Me n asc  an d   C a s alicc h io   [ 3 1 ]   an d   De a d lin e   Dis tr ib u tio n p r o p o s ed   b y   Yu   et   al.   [ 3 2 ] .   In b a ck tr a ck in g   h eu r is tic ,   av a i lab le  o r   u n m ap p ed   task s   ar ass i g n ed   to   th lea s ex p en s i v e   r eso u r ce .   I n   ca s if   m a n y   tas k s   ar av ai lab le,   it  ass i g n s   m o s d ata  in t en s i v tas k   to   f a s test   r eso u r ce .   T h is   h eu r is tic  i s   r ep ea ted   u n til  a ll  ta s k s   ar as s ig n ed   to   r eso u r ce .   Af ter   e ac h   iter ati v s tep ,   th e x ec u ti o n   ti m o f   c u r r en t   ass i g n m e n i s   co m p u ted ,   i f   it  ex ce ed s   t h t i m e   co n s tr ain t,   th h e u r is tic   b ac k tr ac k s   t h p r e v io u s   s tep ,   r e m o v e s   th least e x p en s iv r eso u r ce   f r o m   i ts   li s t a n d   r ea s s ig n s   t h ta s k s   w it h   u p d ated   r eso u r ce   lis t.     I n   d ea d lin d is tr ib u tio n   h eu r i s tic ,   th e   w o r k f lo w   is   p ar titi o n e d   an d   d is tr ib u tes   t h o v er all   d ea d lin to   ea ch   task   b ased   o n   th eir   w o r k lo ad   an d   d ep en d en cies.  W o r k f lo w   tas k s   ar clu s ter ed   in to   p ar titi o n s   an d   d ea d lin is   d is tr ib u te d   o v er   ea ch   p ar titi o n ,   th e n   ea ch   p ar titi o n   i s   as s i g n ed   w it h   d ea d li n e.   Fo r   ea ch   ta s k   i n   t h e   p ar titi o n ,   s u b - d ea d li n ca n   a ls o   b ass ig n ed .       3 . 2 . 2 .   B ud g et   Co ns t ra ined Sched ul ing   B u d g et  co n s tr ain ed   s c h ed u li n g   ai m s   to   m in i m ize  w o r k flo w   e x ec u tio n   ti m w h ile  m ee t in g   u s er s   s p ec i ed   b u d g ets.  T s iak k o u r i   et  al .   [ 3 3 ]   p r o p o s ed   b u d g et  co n s tr ain ed   s c h ed u lin g   ca lled   L OS an d   G A I N.   T h is   s ch ed u li n g   ad j u s ts   a   s c h ed u le  g e n er ated   b y   a   ti m o p ti m ized   h eu r i s tic  a n d   co s o p ti m ized   h eu r i s tic  to   m ee u s er s   b u d g e co n s tr ai n t s A   t i m o p ti m ized   h e u r is tic  atte m p ts   to   m i n i m ize  ex ec u tio n   ti m w h ile  co s t   o p tim izatio n   atte m p ts   to   m i n i m ize  ex ec u tio n   co s t.   I f   T o tal  ex ec u tio n   co s g e n er ated   b y   ti m o p ti m ized   s ch ed u le  is   g r e ater   t h an   th b u d g e t;  th L OS S   ap p r o ac h is   ap p lied .   I f   th T o ta ex ec u tio n   co s g en er ated   b y   co s o p tim ized   s ch ed u le  is   le s s   th a n   th b u d g et,   th G A I ap p r o ac h   is   ap p lied   in   o r d er   to   u s th s u r p lu s   f o r   d ec r ea s in g   t h ee x ec u t io n ti m e .       4.   SURVE Y   T h is   s ec tio n   d escr ib es a   s et  o f   e x is t in g   al g o r ith m s   a n d   d ep icts   co m p lete  class if ica tio n   w it h   f o cu s   o n   I aa S c lo u d s .   R es u lt s   ar s u m m ar ized   in   T ab le  4 .       4 . 1 .   M ultilev el  Dea dli ne - co ns t ra i ned Scient if ic  W o r k f lo w s   Ma la w s k et  al .   [ 3 4 ]   p r o p o s ed   co s t - o p ti m izatio n   m o d el  f o r   s ch ed u lin g   s cie n t if ic  w o r k f lo w s   in   I aa S   clo u d s ,   u s i n g   m ath e m at ical  p r o g r a m m in g   lan g u ag e s   ( A MP L   a n d   C MP L )   w h ic h   o p ti m iz es  t h co s t   u n d er   a   d ea d lin co n s tr ain t   i n   m u lt i - clo u d   en v ir o n m e n t,  w h er e   ea ch   p r o v id er   o f f er s   a   li m ited   n u m b er   o f   h eter o g e n eo u s   VM s ,   an d   clo u d o b j ec ts to r esu ch as Am az o n S 3   to   s h ar in ter m ed iate  d ata  f iles .   T h eir   m e th o d   p r o p o s es  d if f er e n m o d els  s u ch   as  ap p licatio n   m o d el,   in f r astru ct u r m o d el,   an d   th s c h ed u li n g   m o d el  as   m i x ed   in te g er   p r o g r a m m i n g   ( MI P ) .   T w o   d if f er en s c h ed u li n g   m o d els  ar p r o p o s ed ,   o n f o r   C o a r s e - g r ai n ed   task s   in   w h ic h   ta s k s   h a v a v er ag r u n   ti m in   t h o r d er   o f   o n h o u r ,   an d   o th er   f in e - g r ain ed   tas k s   w it h   d ea d lin es  s h o r ter   th an   o n h o u r .   T h is   m o d el  tak es  t h ad v a n tag o f   s o m o f   t h ch ar ac te r is tics   o f   s cie n ti f ic   w o r k f lo w s   s u c h   as  s eq u e n tial   lev els  o f   i n d ep en d en tas k s .   I n   ea ch   le v el,   s et  o f   tas k s   a r p ar titi o n ed   in to   s ev er al  g r o u p s   b ased   o n   t h eir   co m p u tatio n al  co s a n d   in p u t/ o u tp u d ata  s ize  w it h   co n s tr ain o f   in s ta n ce s   t h at   ca n n o b s h ar ed   in   m u ltip le  lev els,  m a y   lead   to   lo w   r eso u r ce   u tili za tio n   a n d   h i g h   r eso u r ce   co s t.  Po ten tial   i m p r o v e m en t c o u ld   b to   s tu d y   th p o s s ib ilit y   o f   s c h ed u li n g   f o r   ea ch   lev el  t h at  ca n   b co m p u ted   in   p ar allel.     4 . 2 .   Securit y - Aw a re   a nd   B ud g et - Aw a re   ( SAB A)   S A B A   al g o r ith m   [ 3 5 ]   f o cu s e s   o n   m in i m iz in g   t h m a k esp an   o f   s cie n ti f ic  w o r k f lo w   w it h   u s er s   s ec u r it y   co n s tr ai n u n d er   b u d g et  co n s tr ai n t s   as  w ell  as  s ec u r it y   i n   m u lt i - clo u d   en v ir o n m en t.  T h e y   p r o p o s ed   t w o   t y p es  o f   d ata  s ets,  i m m o v ab le  an d   m o v ab le  d atasets .   Mo v ab le  d ata  s ets  d o   n o h av a n y   s ec u r it y   co n s tr ain ts ,   h e n ce   ca n   b m i g r ated   o r   r ep licated   f r o m   o n d ata  ce n ter   to   an o t h er   d ata   ce n ter .   I m m o v ab le  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   8 5 3     8 6 6   860   d atasets   ar r estricte d   to   o n d atac en ter ,   an d   ca n n o b m i g r ated   o r   r ep licated   f r o m   o n d a tace n ter   to   an o t h er   d atac en ter   b ec au s o f   s ec u r it y   a n d   co s t   co n s tr ai n t s .   T h S A B A   a lg o r it h m   co n s is t s   o f   3   p h ase s .   I n   t h f ir s t   p h ase,   clu s ter in g   an d   p r io r itizatio n   p h ase  i n   w h ic h   d ata  an d   task s   ar ass i g n ed   to   d ata  c en ter   u s in g   p r io r it y   r an k .   I n   t h s ec o n d   p h a s e,   task s   ar ass i g n ed   to   VM s   o n   th b asis   o f   p er f o r m an ce - co s t   r atio .   I n   t h f i n a l   p h ase,   in ter m ed iate  d ata  ar m o v ed   d y n a m ica ll y   at  r u n ti m to   th lo ca tio n   o f   th task s   th at  ar r ea d y   f o r   ex ec u t io n .   T o   esti m ate  r u n t i m es  in s tead   o f   j u s co n s id er i n g   th ca p ac it y   o f   C P U,   SA B A   also   co n s id er s   I /O ,   n et w o r k   b an d w id th ,   m e m o r y ,   an d   s to r ag e.   I t   also   co n s id er s   t h d ata  tr an s f er   co s f r o m   o n d atac e n ter   to   an o th er   as   w ell  a s   s to r ag u s e d   f o r   in p u t   an d   o u tp u t.  S A B d id   n o co n s id er   t h b illi n g   m o d el s   i m p o s ed   b y   d if f er e n t c lo u d   p r o v id er s   w h ic h   r es u lt   i n   h i g h er   VM   co s t t h a n   e x p ec ted .   A u th o r s   u s ed   t h Op ti m u m   m o n etar y   C o s t   ( OC )   to   ex a m i n th p er f o r m a n ce   o f   t h d if f er en t a lg o r i th m s   u n d er   v ar io u s   b u d g e t c o n s tr ai n ts .       OC   is   g i v en   b y          (                  (                           et ti is   th e x ec u t io n   ti m o f   ta s k   t i,   co un t ( t i )   is   th n u m b er   o f   r eq u ir ed   ty p o f   p h y s ica l h o s t   h   f o r   tas k   t i an d   p h   i s   t h m o n etar y   co s t p er   s ec o n d   o f   h o s h     4 . 3 .   P a rt icle  Sw a rm   O pti m i za t io n b a s ed  R e s o urce   P ro v is io ni ng   a nd   Schedu lin g   A lg o rit h m   R o d r ig u ez   a n d   B u y y a   [ 3 6 ]   p r o p o s ed   s tatic  r eso u r ce   p r o v is io n i n g   a n d   s ch ed u li n g   s tr ate g y   w h ic h   m i n i m izes  th co s u n d er   a   d ea d lin co n s tr ain t   w it h   m eta - h eu r i s tic  a s   an   o p ti m izat io n   s tr ate g y .   T h is   alg o r ith m   also   co n s id er s   th e   b asic  f ea tu r es   o f   clo u d   co m p u ti n g   s u c h   as   t h p a y - as - y o u - g o   m o d el,   e last ici t y ,   d y n a m icit y   a n d   h eter o g e n eit y   o f   th e   u n li m ited   co m p u ti n g   r eso u r ce s ,   as  w ell  as  p er f o r m a n ce   v ar iat io n s   a n d   th b o o ti m o f   VM s .   B o th   r e s o u r ce   p r o v is io n in g   a n d   s ch ed u li n g   ar m er g ed   as  P SO  p r o b le m .   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   h as a n   o v er al l c o m p lex it y   o f   o r d er   ( *   T 2   *   R )   p er   iter atio n ,   w h er i s   n u m b er   o f   p ar ticles,  T   is   n u m b er   o f   ta s k s   an d   R   i s   n u m b er   o f   r eso u r ce s   b ei n g   u s ed .   B o th   r eso u r ce   p r o v is io n in g   a n d   s c h ed u li n g   ar co m b in ed   as  P SOP ,   th o u tp u is   n ea r   o p ti m al  s c h e d u le  w h ic h   d eter m i n es  th n u m b er   an d   t y p es  o f   VM s ,   as  w ell  as  t h eir   leasi n g   p er io d s   an d   task   to   r eso u r ce   m ap p in g .   T h ad v an tag o f   th al g o r ith m   is   g en er ati n g   th h ig h - q u alit y   s ch ed u le s   w it h   g lo b al  o p ti m izat io n   tech n iq u e.   T h e y   also   in tr o d u ce d   p er f o r m a n ce   d eg r ad atio n   p er c en tag t h at  w o u ld   b ex p er ien ce d   b y   VM s   w h e n   ca lcu latin g   th r u n   ti m es.       4 . 4 .   M ulti - o bje ct iv H et er o g eneo us   ea rliest  F ini s h T i m e   Du r illo   an d   P r o d an   d ev elo p ed   th MO HE F T   al g o r ith m   [ 3 7 ]   as  an   ex ten s io n   o f   t h clas s ical  D A s ch ed u lin g   HE FT   alg o r ith m   [ 3 8 ]   f o r   m o n o - o b j ec tiv s c h e d u lin g .   A   P ar eto - b ased   li s s ch ed u li n g   h e u r is tic   co m p u tes  a   s et  o f   tr ad eo f f   o p tim a s o l u tio n s   f r o m   w h ic h   t h u s er   ca n   s elec t h o n w h ic h   s u it s   t h eir   r eq u ir e m en ts   b etter .   MO HE F T   b u ild s   s ev er al  in ter m ed iate  w o r k o w   s o lu tio n s   i n   p ar allel  in   ea ch   s tep   in s tead   o f   s i n g le  o n as  d o n b y   HE FT .   MO HE FT   u s es  d o m i n an ce   r elatio n s h ip s   to   en s u r th q u alit y   o f   th e   tr ad eo f f   s o l u tio n s   an d   m e tr ic  ca lled   cr o w d i n g   d is t a n c o f   p o ly n o m ialco m p le x it y   to   g u ar an tee  th eir   d iv er s it y .   T h alg o r ith m   is   g en er ic  in   n u m b er   an d   t y p o f   o b j ec tiv es  f o r   o p ti m izi n g   t h m ak e s p an   an d   co s t   w h e n   r u n n in g   ap p licatio n s   in   an   Am az o n - b ased   co m m er ci al  C lo u d .   A   P ar eto   f r o n i s   a n   e f f icien to o f o r   d ec is io n   s u p p o r w h ic h   al lo w s   t h u s er   to   s elec t h b e s tr ad eo f f   s o lu tio n s   o n   th eir   r eq u ir e m en ts .   T h eir   ex p er i m e n ts   p r o v ed   th at   p r ice  ca n   b r ed u ce d   b y   h a lf   w it h   m ar g i n al  5   %   in cr ea s e o f   m ak e s p an .   T h ap p r o x im a te  ti m co m p le x it y   o f   MO HFET   is   O( n * m ) ,   w h er n   a n d   m   ar t h n u m b er   o f   t ask s   an d   r eso u r ce s   r esp ec tiv el y .     4 . 5 .   F a ult - t o lera nt  S cheduli ng   us ing   Sp o t   I ns t a nces   P o o la   et  al  [ 3 9 ]   p r o p o s ed   an   alg o r ith m   w i th   an   o b j ec tiv to   m i n i m ize  th ex ec u tio n   co s w h ile   m ee ti n g   d ea d li n co n s tr ai n t h at  s c h ed u le s   tas k s   o n   t w o   d if f er e n clo u d   p r icin g   r eso u r ce s ,   s p o an d   o n - d em a n d   in s ta n ce s   w it h   j u s t - in - ti m an d   ad ap tiv s c h ed u li n g   h eu r i s tic.   Au th o r s   d ef in th n e w   ter m   L T ( L atest  T i m to   O n - De m an d )   w h ic h   d eter m i n es  wh en   t h al g o r ith m   s h o u ld   s w itch   to   o n - d em a n d i n s ta n ce s to s atis f y t h ed ea d lin ec o n s tr ain t.  A t i m t,  L T is   th d i f f er e n ce   b et w e en   th d ea d li n an d   cr itical  p ath ,   L T O t   -   CP t .   As  t h r u n   t i m e   an d   cr itical   p ath   v ar y   d ep en d i n g   o n   t h i n s tan ce   t y p e,   au t h o r s   p r o p o s ed   t w o   al g o r ith m s   n a m el y   C o n s er v ati v a n d   Ag g r ess i v e.   C o n s er v ati v al g o r ith m   e s ti m ates   C P   a n d   L T o n   t h lo w e s co s t   o f   t h e   in s tan ce   w h er as  Ag g r ess iv e   alg o r it h m   esti m ate s   h i g h e s c o s o f   t h in s ta n ce .   An   i n tel lig e n t   b id d in g   s tr ate g y   f o r   s p o VM s   i s   p r o p o s ed .   T h b id   s tar ts   w i th   t h i n itial  s p o p r ice  a n in cr ea s es   g r ad u all y   w it h   th e   p r o g r ess   o f   w o r k f lo w   e x ec u tio n   an d   e n d s   clo s er   to   o n - d e m a n d   p r ice  as e x ec u tio n   n ea r s   th L T O.   T h is   lo w er s   t h r is k   o f   o u t - of - b id   ev e n ts   a s   th ex ec u tio n   n ea r s   th L T O,   m a k i n g   s u r th a p r o b a b ilit y   o f   m ee ti n g   d ea d lin co n s tr ai n t.  T h is   a lg o r it h m   ad d r ess es  p r o b lem   o f   m ee ti n g   d ea d li n es  w i t h   d y n a m icall y   p r iced   u n r eliab le   VM s   u n d er   v ar iab le  p er f o r m an ce .   Ho w ev er ,   t h d r a w b ac k   o f   th a lg o r it h m   is   th co s t o f   s to r in g   c h ec k p o in ts   m a y   co n s id er ab l y   i n cr ea s th in f r a s tr u ct u r co s ts .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       W o r kflo w   S ch ed u lin g   Tech n iq u es a n d   A lg o r ith ms in   I a a S   C lo u d :   A   S u r ve y   ( K .   K a lya n a   C h a kra va r th i )   861   4 . 6 .   I a a Clo ud   P a rt ia l C rit ica l P a t   Saeid   et  al  [ 4 0 ]   p r o p o s ed   an   alg o r ith m ,   I aa S C lo u d   P ar tial Critica l P ath s ( I C - P C P )   h as a n   o b j ec tiv to   m i n i m ize  t h ex ec u tio n   co s w h ile  s atis f y i n g   t h u s er - d ef i n ed   d ea d lin co n s tr ain t.    T h alg o r ith m   f ir s b e g in s   b y   f i n d i n g   th p ar tial  cr it ical  p ath   ( P C P )   ass o ciate d   w ith   ea ch   ex it  n o d in   t h w o r k f lo w .   T h task s   o n   ea c h   p ath   ar th e n   s c h ed u led   o n   t h ch ea p es s er v ice  w h ich   ca n   m ee th latest  f i n i s h   t i m r eq u ir e m en o f   t h e   task s .   T h is   p r o ce d u r co n tin u e s   r ec u r s i v el y   u n til a ll o f   th wo r k f lo w   tas k s   ar s c h ed u led .   A lo n g   w i th   I C - P C P ,   au th o r s   p r o p o s ed   th I C - P C P D2 ( I C - P C P   w i th   d ea d lin d is tr ib u tio n ) .   T h d if f er e n ce   b et w ee n   t h t w o   alg o r ith m s   is   I C - P C P   s c h ed u l es  th tas k s   o f   th e   p ar tial  cr iti ca p ath   o n   t h s a m VM   o r   co m p u tatio n   s er v ice   ( ex is ti n g   o r   n e w )   w h ich   c an   ex ec u te  b e f o r its   lates f i n is h   ti m e.   W h er ea s   I C - P C P D2   s ch ed u le  ea c h   in d iv id u al  tas k   o n   th ch ea p e s VM   th at  ca n   f in i s h   it  o n   tim e.   A cc o r d in g   to   ex p er i m e n t al  r esu lts ,   I C - P C P   o u tp er f o r m s   I C - P C P D2 .   On o f   th ad v an ta g e s   o f   I C - P C P   is   s i n ce   all  t h ta s k s   ar s c h e d u led   o n   th s a m e   in s ta n ce   d ata  tr a n s f er   ti m es   b et w ee n   t h ta s k s   ar ze r o d ata  tr an s f er   ti m es   w ill  h a v h ig h   i m p ac o n   t h e   m ak e s p an   a n d   ex ec u tio n   co s o f   w o r k f lo w .   A   d is ad v an ta g o f   th is   al g o r ith m   is ,   it  d o es  n o co n s id er   th VM   s tar tu p   ti m es a n d   r eso u r ce   p er f o r m a n ce   v ar iatio n .     4 . 7 .   E nh a nce d IC - P   CP   w it h R eplica t io n   C alh e ir o s   an d   B u y y a   [ 4 1 ]   p r o p o s th E I P R   alg o r ith m   w h i ch   is   e n h a n ce d   I C - P C P   w it h   r ep licatio n ,   p r o v id es  s o lu tio n   f o r   s ch ed u lin g   an d   p r o v is io n i n g   u s i n g   id le  ti m o f   p r o v is io n ed   VM s   a n d   b u d g et  s u r p lu s   to   r ep licate  th e   tas k s   to   m iti g ate  e f f ec ts   o f   p er f o r m an ce   v ar iatio n s   o f   r eso u r ce s   to   m e et  th e   d ea d lin es   o f   w o r k f lo w   ap p licatio n s .   T h f i r s s tep   o f   E I P R   al g o r ith m   s o lv es  t w o   s u b -   p r o b lem s   n a m e l y   p r o v is io n i n g   an d   s ch ed u lin g .   T h p r o v is io n i n g   p r o b lem   d eter m in e s   n u m b er   a n d   t y p o f   VM s   to   u s e   an d   s ch ed u li n g   p r o b le m   d eter m in e s   t h o r d er   an d   p l ac e m en o f   tas k s   o n   th e   s el ec ted   r eso u r ce s   d eter m in ed   d u r in g   p r o v is io n i n g   p r o b lem .   T h is   is   ac h ie v ed   u s i n g   t h h eu r i s tic  o f   I C - P C P ,   th at  is   id en ti f y i n g   a n d   ass i g n i n g   o f   all  th ta s k s   o f   a   p ar tial  cr itical  p ath   ( P C P )   o f   th e   w o r k f lo w   to   t h s a m v ir tu a m ac h in e.   T h s ec o n d   s tep   o f   t h E I P R   alg o r ith m   d eter m in e s   th s tar t   an d   s to p   ti m e s   o f   VM s   a n d   in p u a n d   o u tp u d ata  tr a n s f er   t i m es.  Fin a ll y ,   ta s k s   ar r ep licated   in   id le  tim s lo t s   o f   p r o v is io n ed   VM s   o r   o n   n ew   VM s   if   t h r ep licatio n   b u d g et  s lo w s   f o r   it.  T h alg o r ith m   p r io r itizes   th e   r ep licatio n   o f   tas k s   w it h   a   r atio   b etw ee n   e x ec u tio n   to   av ai lab le  ti m e,   t h en   tas k s   w it h   lo n g   e x ec u tio n   ti m f o llo w ed   b y   th e   n u m b er   o f   c h ild r en .   E I P R   m iti g ate s   t h e f f ec o f   th e   p o o r   p er f o r m an c e   o f   clo u d   r eso u r ce s   b y   e x p lo iti n g   t h elas ticit y   an d   b illi n g   s c h e m o f   clo u d s .       4 . 8 .   Wo rk f lo w   Schedu l ing   Co ns i dering   2   SL L ev el s     Gen ez   et  al  [ 4 2 ]   p r o p o s e d   S aa p r o v id er   o f f er in g   w o r k f l o w   ex ec u tio n   s er v ice  to   its   cu s to m er s   b y   co n s id er in g   t w o   t y p es   o f   S L co n tr ac ts   t h at  ca n   b u s ed   to   lease  VM s   f r o m   I aa p r o v id er s o n - d e m a n d   o r   r eser v ed   in s tan ce s .   I n   t h p r o p o s ed   m o d el,   SaaS  h as  p o o o f   r eser v ed   in s ta n ce s   u s ed   to   ex ec u te  w o r k f lo w s   s u b m itted   b y   u s er   b ef o r u s er   d ef in ed   d ea d lin e.   O n   th o th er   h an d ,   i f   th i n f r astr u ctu r is   n o en o u g h   to   s atis f y   t h u s er   d ea d li n t h en   o n - d e m a n d   r eso u r ce s   ar r eq u ir ed   to   m ee t   th e   u s er   d ef in ed   d ea d lin es.  T h e y   p r o p o s ed   s ch e d u li n g   p r o b le m   as  t h i n teg er   l in ea r   p r o g r a m m i n g   ( I L P )   w i th   th o b j ec tiv e   o f   m in i m izin g   t h e   m o n etar y   co s a n d   SLA   v io latio n s .   T o   d er iv f ea s ib le  s ch ed u le  f r o m   th r elax ed   v er s io n   o f   I L P ,   th e y   p r o p o s ed   t w o   h eu r i s tics   n a m e l y   b eg i n - m i n i m u m   e n d - m a x i m u m   ti m e s   ( B ME MT )   an d   b eg in - m i n i m u m   ti m e   ( B M T ) .   E v en   th o u g h   th al g o r ith m   is   d ev elo p ed   in   th c o n tex o f   Saa S/P aa p r o v id er   p o ten tiall y   s er v in g   m u ltip le  cu s to m er s ,   th s o l u t io n   is   d esi g n ed   to   s c h ed u le  s in g le  w o r k f lo w   at  ti m e.   Si m u latio n   r esu l ts   s h o w s   t h at  th eir   alg o r it h m   i s   ca p ab le  o f   s elec tin g   b est  s u ited   I aa p r o v id er   as  w ell  as   VM s   r eq u ir ed   to   g u ar a n tee  t h e   Qo p ar a m eter s .   On e   o f   th e   co n ce r n s   in   t h is   m o d e   is   th e   s ca lab ilit y .   T h n u m b er   o f   v ar iab les   an d   co n s tr ai n ts   i n cr ea s es  r ap i d ly   w h e n   th n u m b er   o f   p r o v id er s   an d   n u m b er   an d   t y p o f   VM s   t h at  ca n   b leased   f r o m   I aa S p r o v id er s   an d   th n u m b er   o f   tas k s   in   t h s u b m itted   w o r k f lo w .       4 . 9 .   P a rt it io ned  B a la nced  T i m Schedu lin g     B y u n   et   al .   [ 4 3 ]   p r o p o s ed   an   al g o r ith m   P B T ( P ar titi o n ed   B alan ce d   T i m e   Sc h ed u l in g ) ,   f o r   esti m ati n g   th e   n u m b er   o f   V Ms  r eq u ir ed   to   ex ec u te  th e   w o r k f lo w   w i th in   g iv e n   d e ad lin i n   s et  o f   h o m o g en eo u s   VM s   b y   p ar titi o n in g   t h ex ec u tio n .   A p p licat io n   r u n n i n g   ti m is   d iv id ed   in to   ti m p ar titi o n s   eq u al  to   ti m ch ar g u n it  o f   I aa r eso u r ce   p r o v is io n i n g   s y s te m .   Fo r   ea ch   p ar titi o n ,   P B T S   f ir s id en ti f ie s   th e   s et  o f   tas k s   to   r u n   t h en   it  es ti m ates  t h to tal  n u m b er   o f   V Ms  r eq u ir ed   to   r u n   th task s   d u r in g   th p ar titi o n   u s i n g   b alan ce d   ti m s c h ed u li n g   alg o r it h m   [ 4 4 ] .   Fin al l y ,   tas k s   ar ex ec u ted   o n   t h allo ca ted   ac t u al  VM s   o n   th e   b asis   o f   s c h ed u le  o b tai n ed   f r o m   r u n n i n g   B T S.  T h d is ad v an tag o f   th is   al g o r ith m   is ,   f o r   f i n er - g r ain ed   b ill in g   p er io d s ,   s u ch   as  1   m i n u te,   m a y   n o b s u cc e s s f u as  ta s k s   a r u n li k el y   to   f i n is h   w it h i n   s in g le  p ar titi o n   a n d   clea r l y   w o r k s   f o r   co ar s e - g r ai n ed   b illi n g   p er io d s   s u c h   as 1   h o u r .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   8 5 3     8 6 6   862   4 . 1 0 .   Sta t ic  P ro v is io nin g   Sta t ic  Sc hedu li ng   a nd   Dy na m ic  P ro v is io nin g   Dy na m ic  Sc hedu l ing   Ma la w s k et   al .   [ 4 5 ]   p r o p o s ed   DP DS  an d   W A - DP DS   d y n a m ic  al g o r it h m s   a n d   o n e   s tatic   alg o r it h m ,   SP SS   to   s ch ed u le  w o r k f lo w   e n s e m b les  w h ic h   m a x i m ize s   th n u m b er   o f   ex ec u ted   w o r k f lo w s   f r o m   e n s e m b le s   w h ile   m ee tin g   b o th   b u d g et   a n d   d ea d lin e   co n s tr ain t s .   D y n a m ic  P r o v is io n i n g   D y n a m ic   Sch ed u l in g   ( DP DS)   alg o r ith m   co n s i s ts   o f   t w o   p h ases ,   p r o v is io n i n g   an d   s c h ed u li n g .   P r o v is io n i n g   p h a s ca l cu lates   t h i n itia l   n u m b er   o f   VM s   to   u s o n   t h b asis   o f   a v ailab le  b u d g et  a n d   t i m e.   O n   t h b asi s   o f   VM   u tili za tio n ,   VM   p o o is   u p d ated   p er io d icall y .     I f   th u t ilizatio n   f alls   b elo w   th p r ed ef i n ed   th r es h o ld s ,   th e n   VM s   ar s h u td o w n .   A n d   i f   u tili za t io n   is   ab o v th t h r es h o ld   an d   b u d g et  allo w s   f o r   it  th en   n e w   VM s   ar leased .   I n   th s ch ed u li n g   p h ase,   r ea d y   tas k s   f r o m   w o r k f lo w   e n s e m b le  ar ass i g n ed   to   th p r io r ity   q u e u e.   I f   th p r io r it y   q u eu is   n o e m p t y   a n d   id le  VM s   ar a v ailab le,   th e n   t h ta s k   f r o m   t h p r io r it y   q u eu is   s u b m itted   to   ar b itra r y   id l VM .   T h is   s tep   i s   r ep ea ted   u n til  th p r io r it y   q u eu is   e m p t y   o r   n o   id le  VM s   av ailab le.   T h W o r k o w - A w ar DP DS  ( W A - DP DS)   alg o r ith m   is   v ar ia n t   o f   a   DP DS  w h ic h   i n co r p o r ates  an   ad m i s s io n   co n tr o l   p r o ce d u r w h ic h   ac ce p t s   n e w   w o r k f lo w   f o r   ex ec u tio n   o n l y   w h en   t h er is   en o u g h   b u d g et  is   av ai lab le.   Oth er w is e,   w o r k f lo w   is   r ej ec ted   an d   tas k s   ar r e m o v ed   f r o m   t h q u eu e.   Static   P r o v is io n i n g   S tatic  Sc h ed u li n g   ( SP SS )   a s s i g n s   s u b - d ea d lin e s   to   ea ch   tas k   b ased   o n   t h s lac k   ti m o f   t h w o r k f lo w   ( a m o u n o f   e x tr ti m th a w o r k o w   ca n   ex ten d   it s   cr itical  p ath   an d   s till   b co m p leted   b y   th e n s e m b le  d ea d lin e) .   I f   th er ar n o   tim s lo ts ,   th en   n e w   VM s   ar leased   to   s ch ed u le  t h tas k s .   S i m u latio n   r es u lt s   s h o w   th at  s ta tic  alg o r ith m   o u tp er f o r m s   d y n a m ic  al g o r ith m s .     4 . 1 1 .   SPSS - E a n d SPSS - EB   P ietr et  al .   [ 4 6 ]   p r o p o s ed   tw o   e n er g y - a w ar alg o r it h m s   SP SS - E a n d   SP SS - E B   f o r   r eso u r ce   p r o v is io n i n g   to   s c h ed u le   w o r k f lo w   e n s e m b les   o n   b asi s   o f   S P SS .   T h f ir s t   alg o r it h m   ca lle d   SP SS - E D   f o c u s e s   o n   m ee ti n g   en er g y   a n d   d ea d lin co n s tr ai n t s   w h i le  an o th er   o n ca lled   SP SS - E B   f o cu s es  o n   m ee ti n g   en er g y   an d   b u d g e co n s tr ain ts .   T h A i m   o f   b o t h   SP SS - E D   an d   S P SS - E B   is   to   m ax i m ize  t h n u m b er   o f   e x ec u ted   w o r k f lo w   m in i m iz in g   en er g y   co n s u m p t io n .   Fo r   ea ch   w o r k f lo w   in   t h en s e m b le ,   S P SS - E B   p lan s   th e   ex ec u t io n   o f   w o r k f lo w   b y   s c h ed u li n g   ea ch   tas k .   I ac ce p ts   th p la n   o n l y   o n   m ee tin g   en er g y   an d   b u d g e t   co n s tr ain ts .   T h Sa m p r o ce s s   is   u s ed   in   SP SS - E D,   in s tead   o f   b u d g et,   d ea d lin co n s tr ai n t   is   u s ed .   T h is   w o r k   d o es  n o co n s id er   th d if f e r en w o r k f lo w   s tr u ct u r es,  d ata  tr an s f er   co s ts ,   p r o v is io n i n g   an d   d ep r o v is io n in g   d elay s .     4 . 1 2 .   Dy na   Z h o u   et  al .   [ 4 7 ]   p r o p o s ed   f r a m e w o r k   w o r k   f o r   s ch ed u li n g   s y s te m   ca lled   D y n b y   co n s i d er in g   th e   d y n a m ic  n at u r o f   clo u d   e n v ir o n m e n a n d   p r ice  d y n a m ics   li k s p o a n d   o n - d e m an d   i n s tan ce s .   T h ai m   o f   th e   D y n is   to   m in i m ize   th e   m o n e tar y   co s w h ile   m ee tin g   t h p r o b ab ilis tic  d ea d lin t h at  r e f lec ts   t h p er f o r m a n ce   v ar iab ilit y   o f   th r eso u r ce s   an d   th p r ice  d y n a m ic s   o f   s p o in s ta n ce s .   Sp o i n s ta n ce s   ar u s ed   to   r ed u c th e   in f r astru ct u r co s t s   a n d   o n - d em an d   in s tan ce   to   m ee t h d ea d lin co n s tr ain t   b y   g e n er atin g   th h y b r id   i n s ta n ce   co n g u r atio n   p lan .   I n   th is   p l an ,   th e   tas k   i s   i n itiall y   a s s i g n ed   to   s p o i n s ta n ce .   I f   th task   f ai ls   i n   t h i s   in s ta n ce ,   it  w i ll  b r ea s s i g n e d   to   an o th er   in s ta n ce   o f   t h n e x t y p i n   t h co n f i g u r atio n   p lan   u n ti th ta s k   i s   ex ec u ted   s u cc es s f u l l y ,   s in ce   la s t in s tan ce   t y p in   o n - d e m a n d   in s ta n ce   tas k   ca n   al w a y s   f in i s h   th e x ec u tio n .   T ab le  5   s h o w s   t h co m p ar is o n   o f   th al g o r ith m s .       T ab le  5 .   T h co m p ar is o n   o f   t h alg o r ith m s   A l g o r i t h m   W o r k f l o w   D y n a mi c i t y   S c h e d u l i n g   O b j e c t i v e   O p t i mi z a t i o n   S t r a t e g y   D a t a   T r a n sf e r   C o st   S t o r a g e   C o st   T a sk   R e so u r c e   map p i n g   M a l a w sk i   e t   a l   [ 3 4 ]   S i n g l e   D e a d l i n e   a n d   c o st   H y b r i d   H O   Y e s   No   S i n g l e   S A B A   [ 3 5 ]   S i n g l e   B u d g e t ,   m a k e sp a n   a n d   se c u r i t y   H e u r i st i c   Y e s   Y e s   S i n g l e   R o d r i g u e z   & B u y y a   [ 3 6 ]   S i n g l e   D e a d l i n e   a n d   c o st   M e t a - H e u r i s t i c   No   No   S i n g l e   M O H EF T   [ 3 7 ]   S i n g l e   G e n e r i c   mu l t i   o b j e c t i v e   H e u r i st i c   Y e s   Y e s   S i n g l e   P o o l a   e t   a l   [ 3 9 ]   S i n g l e   D e a d l i n e ,   c o s t   a n d   r e l i a b i l i t y   H e u r i st i c   No   N o   S i n g l e   IC - P C P / I C - P C P D 2   [ 4 0 ]   S i n g l e   D e a d l i n e   a n d   c o st   H e u r i st i c   No   No   S i n g l e   E I P R   [ 4 1 ]   S i n g l e   D e a d l i n e   a n d   c o st   H e u r i st i c   No   No   S i n g l e   G e n e z   e t   a l   [ 4 2 ]   S i n g l e   D e a d l i n e   a n d   c o st   O p t i mal   No   No   S i n g l e   P B T S   [ 4 3 ]   S i n g l e   D e a d l i n e   a n d   c o st   H e u r i st i c   No   No   Mu l t i p l e   S P S S   [ 4 5 ]   En se mb l e   B u d g e t ,   d e a d l i n e   a n d   w o r k l o a d   H e u r i st i c   No   No   S i n g l e   D P D S   [ 4 5 ]   En se mb l e   B u d g e t ,   d e a d l i n e   a n d   w o r k l o a d   H e u r i st i c   No   No   S i n g l e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.