I nd o ne s ia J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   42 ,   No .   3 J u n e   20 26 ,   p p .   9 1 3 ~ 9 2 6   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ee cs .v 42. i 3 . p p 9 1 3 - 9 2 6          913     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   M ulti - o bje ctive  tas k  sc heduling  i n l a rg e - sca le distrib uted  sy ste m using  a   L év y   flight - ba sed  h y brid  Ba t - Wha le   o pti m i z a tion a lg o rith m       Ali M o ha mm ed  Ah m ed 1, 2 ,   M a na Yo un is   K a s h m o la 3   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   F a c u l t y   o f   Ed u c a t i o n ,   U n i v e r si t y   o f   T e l a f e r ,   Te l a f e r ,   I r a q   2 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e s,  C o l l e g e   o f   C o mp u t e r   S c i e n c e   a n d   M a t h e mat i c s ,   U n i v e r si t y   o f   M o su l ,   M o su l ,   I r a q   3 C o l l e g e   o f   I n f o r mat i o n   T e c h n o l o g y ,   N i n e v a h   U n i v e r si t y ,   M o s u l ,   I r a q       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   23 2 0 2 6   R ev i s ed   A p r   23 2 0 2 6   A cc ep ted   Ma y   26 2026       T h e   ra p id   g ro w th   o f   c lo u d   c o m p u ti n g   d e m a n d e ff icie n tas k   s c h e d u li n g   stra teg ies   c a p a b le  o f   h a n d li n g   h e t e ro g e n e o u re so u rc e s,  d y n a m ic  wo rk lo a d s,   a n d   m u lt ip le  c o n f li c ti n g   o b jec ti v e s.  Ex isti n g   a p p ro a c h e o f ten   o p ti m ize   a   sin g le  c rit e rio n ,   li m it in g   th e ir   e ff e c ti v e n e ss   in   larg e - sc a le  d istri b u te d   s y ste m s.  T h is  p a p e r   p r o p o se h y b rid   Ba t W h a le  o p ti m iza ti o n   a lg o rit h m   ( BW O A ) ,   a   h y b rid   sc h e d u l in g   a l g o rit h m   c o m b in in g   th e   Ba a lg o r it h m   a n d   W h a le  o p ti m iza ti o n   a lg o rit h m ,   e n h a n c e d   w it h   L é v y   f li g h t - b a se d   e x p lo ra ti o n ,   a d a p ti v e   c ro ss o v e r,   a n d   a   sm a rt   lo c a se a rc h   m e c h a n ism .   T h e   fra m e w o rk   b a lan c e g lo b a e x p lo ra ti o n   a n d   l o c a e x p lo it a ti o n   w h il e   p re se rv in g   p o p u lati o n   d iv e rsit y   a n d   in ten sif y in g   se a r c h   a ro u n d   p r o m isin g   so lu ti o n s .   A   p ro b lem - a wa re   lo c a se a rc h   r e a ll o c a tes   lo n g - d u ra ti o n   tas k to   h ig h - p e rf o r m a n c e   v irt u a m a c h in e a n d   se lec ti v e l y   s w a p tas k w it h   p o o r   re sp o n se   ti m e s.  Ex p e ri m e n ts  o n   a   h e tero g e n e o u c lo u d   e n v iro n m e n w it h   3 0 0   tas k a n d   5 0   v irt u a l   m a c h i n e s,  u si n g   m in m a x   sc a li n g   f o w o rk lo a d   n o rm a li z a ti o n ,   d e m o n stra te  th a t   BW O A   o u tp e rf o rm c las sic a m e th o d s,  in c lu d in g   f irst  c o m e ,   f irst  se rv e d   (F CF S a n d   M i n - M i n   s c h e d u li n g   a lg o rit h m s ,   a c h iev in g   su p e rio r   m a k e sp a n   (≈3 2 . 7 7   s)  w h il e   m a in tain i n g   c o m p e ti ti v e   u ti li z a ti o n ,   th r o u g h p u t,   a n d   e n e rg y   e ff icie n c y .   T h e se   re su lt h ig h li g h t h e   e ff e c ti v e n e ss   o f   h y b rid   m e tah e u risti c   a p p ro a c h e i n teg ra ti n g   m u lt ip le  o p ti m iza ti o n   stra teg ies   fo m u lt i - o b jec ti v e   tas k   sc h e d u li n g   in   larg e - sc a le  c lo u d   sy ste m s,  p ro v id in g   a   ro b u st   a n d   sc a lab le  so l u ti o n   f o b o th   a c a d e m ic res e a rc h   a n d   p ra c ti c a d e p lo y m e n t.   K ey w o r d s :   A d ap tiv cr o s s o v er   C lo u d   co m p u tin g   E n er g y   e f f icie n c y   L é v y   f li g h t   Mu lti - d ata  ce n ter   m an a g e m e n t   R eso u r ce   s c h ed u l in g   T ask   s ch ed u l in g   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   A li M o h a m m ed   Ah m ed   Dep ar t m en t o f   C o m p u ter   Scie n ce ,   Facu l t y   o f   E d u ca tio n ,   U n i v er s it y   o f   T elaf er   T elaf er ,   I r a q     E m ail:  ali. m . ah m ed @ u o tela f e r . ed u . iq       1.   I NT RO D UCT I O N   C lo u d   co m p u tin g   h a s   b ec o m th b ac k b o n o f   m o d er n   l ar g e - s ca le  d is tr ib u ted   s y s te m s ,   o f f er i n g   f le x ib le,   o n - d e m an d   ac ce s s   to   co m p u tatio n al  r eso u r ce s   ac r o s s   g eo g r ap h icall y   d is tr ib u ted   d ata  ce n ter s .   E f f icien tas k   s c h ed u lin g   i n   t h ese  e n v ir o n m en t s   r e m ain s   a   h i g h l y   c h alle n g in g   NP - h ar d   p r o b lem   d u to   t h e   h eter o g e n eit y   o f   v ir t u al  m ac h in es  ( VM s ) ,   d y n a m ic  an d   u n p r ed ictab le  w o r k lo ad s ,   an d   co n f licti n g   o b j ec tiv es   s u c h   as  m ak e s p an ,   r eso u r ce   u tili za tio n ,   th r o u g h p u t,  an d   en er g y   co n s u m p tio n   [ 1 ] [ 5 ] .   T r ad itio n al  h eu r i s tics   s u c h   as   f ir s t - co m e - f ir s t - s er v ed   ( FC F S),   R o u n d   R o b in   ( R R ) ,   Min Mi n ,   an d   Ma x Mi n   p r o v id s i m p lic it y   an d   lo w   co m p u tatio n al  o v er h ea d ,   b u th e y   o f te n   f ai to   s ca le  ef f ec tiv e l y   an d   ca n n o s i m u lt an eo u s l y   o p ti m ize   m u ltip le  o b j ec tiv es in   h eter o g en eo u s   clo u d   en v ir o n m en t s   [ 6 ] [ 8 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  42 ,   No .   3 J u n e   20 26 9 1 3 - 926   914   W ith   co n te m p o r ar y   clo u d   co m p u ti n g   in f r astr u ctu r e s ,   o r g an izatio n s   ch a n g t h w a y   th e y   p r o v is io n   an d   m an a g co m p u tat io n al  r eso u r ce s .   T h ey   o f f er   u n p r ec ed en ted   s ca lab ilit y   an d   ca n   b o p er ated   f r o m   an y w h er e.   Yet  tr ad itio n al  r es o u r ce   s ch ed u l in g   m eth o d s   ar e   n o   lo n g er   s u f f icien in   t h f a ce   o f   s u c h   d iv er s e   ap p licatio n   r eq u ir e m e n ts   as  well  as c o m p le x   s p ac i n f o r m ati o n   n et w o r k   ( SIN )   m a n a g e m e n t   is s u es.  E s p ec iall y   in   m u lt i - ten a n t c lo u d   en v ir o n m en ts   [ 9 ] .   A lt h o u g h   in   cla s s ical   s c h ed u li n g   al g o r ith m s   o p ti m izatio n   lan d s ca p es  ca n   b s ee n   as  m u l ti - d i m en s io n al  p ict u r e,   th m o v to w ar d s   clo u d   r eso u r ce   m an a g e m e n m a k e s   th e s co n ce p ts   m u c h   m o r e   co m p le x   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .   T o   o v er co m t h e s e   li m itatio n s ,   w id r an g o f   m eta h eu r i s tic  al g o r ith m s   h a v b ee n   e x p lo r ed   f o r   clo u d   tas k   s c h ed u li n g .   P ar ticle  s w ar m   o p ti m izatio n   ( P SO)   l ev er ag es   co llecti v lear n i n g   t o   i m p r o v tas k VM   m ap p in g   b u s u f f er s   f r o m   p r e m at u r co n v er g en ce   w it h   la r g e - s ca le  tas k s   [ 1 2 ] .   Gen etic   alg o r ith m s   ( G A )   in cr ea s s o l u tio n   d iv er s it y   v i cr o s s o v er   an d   m u tatio n   b u t   in cu r   h i g h   co m p u tatio n al  o v er h ea d   an d   u n s tab le  co n v e r g e n ce   i n   d y n a m ic  w o r k lo ad s   [ 1 3 ] .   A n co lo n y   o p ti m izat io n   ( A C O)   m o d el s   ta s k   allo ca tio n   as  a   p h er o m o n e - g u id ed   s ea r ch ,   i m p r o v in g   lo ad   b alan ci n g ,   y e is   s e n s iti v to   p ar a m eter   t u n in g   a n d   co n v er g e s   s lo w l y   o n   co m p le x   g r ap h s   [ 1 4 ] .   Si m i lar l y ,   W h ale  o p tim izatio n   alg o r ith m   ( W O A )   p r o v id es  b alan ce d   ex p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n   i n s p ir ed   b y   b u b b le - n et  h u n t in g   [ 1 5 ] ,   w h ile  B at  alg o r ith m   ( B A )   o f f er s   ef f icie n t   lo ca s ea r ch   v ia  ad ap tiv lo u d n es s   an d   p u l s r ates  [ 1 6 ] .   Stan d alo n m eta h eu r i s tic s ,   h o w e v er ,   ar o f ten   li m ited   b y   lo w   s o l u tio n   d i v er s it y ,   p r em at u r co n v er g e n ce ,   a n d   in ab ilit y   to   o p ti m ize  m u ltip le  o b j ec tiv es  s i m u lta n eo u s l y .   R ec en r esear c h   h a s   s h i f ted   t o w ar d   h y b r id   m etah e u r is tic  f r a m e w o r k s ,   co m b i n i n g   co m p le m e n tar y   s tr en g th s   o f   m u ltip le  al g o r ith m s   to   en h a n ce   s c h ed u l in g   p er f o r m a n ce .   H y b r id   ap p r o ac h es,   s u c h   a s   P S O - Gr e y   W o lf   o p ti m izer   ( GW O ) ,   P SO - Gr a s s h o p p er   o p tim izat io n   al g o r ith m   ( GO A ) ,   a n d   P SO A C O,   h a v e   d em o n s tr ated   i m p r o v e m e n ts   in   m a k esp an ,   u tili za t io n ,   an d   r esp o n s ti m ac r o s s   cl o u d   an d   clo u d f o g   en v ir o n m e n t s   [ 1 7 ] [ 1 9 ] .   Mo r eo v er ,   en er g y - a w ar s c h ed u lin g   s tr ate g ies  i n teg r at in g   m etah eu r i s tic s   h a v e   g ain ed   atte n tio n ,   ad d r ess in g   s u s tai n ab ilit y   an d   p o w er   ef f icie n c y   i n   d ata  ce n ter s   [ 2 0 ] [ 2 2 ] .   T o   f u r th er   en h an ce   d iv er s i f icatio n   a n d   escap l o ca o p tim a,   L é v y   f lig h m ec h an i s m s   h a v b ee n   i n co r p o r ated   in to   h y b r id   f r a m e w o r k s ,   s h o w in g   i m p r o v e d   co n v er g e n ce   an d   p er f o r m a n ce   in   m u lti - o b j ec tiv clo u d   s c h ed u li n g   [ 2 3 ] [ 2 5 ] .   Desp ite  th e s ad v an ce s ,   s ev er al  cr itical  g ap s   r e m ai n .   Mo s ex is t in g   m e th o d s   o p ti m ize  o n l y   s u b s e o f   o b j ec tiv es,  lack in g   co m p r e h en s i v m u lti - o b j ec tiv tr ad e - o f f s ,   w h ile  m a n y   h y b r id   alg o r ith m s   lac k   r o b u s d iv er s i f icatio n   m ec h a n is m s   to   escap lo ca o p ti m a.   F u r th er m o r e,   ta s k - le v el  r e f in e m e n t s   s u c h   as  i n tel lig e n t   r ea s s ig n m e n o f   lo n g - d u r ati o n   task s   to   h ig h - p er f o r m a n ce   VM s   ar o f ten   ig n o r ed ,   an d   co m p ar ati v ev alu a tio n s   r ar el y   co n s id er   h e t er o g en eo u s   clo u d   en v ir o n m en ts   w it h   r ea lis tic  w o r k lo ad s .   T o   ad d r ess   th ese  g ap s ,   th i s   p ap er   p r o p o s es  L év y   f l ig h t - b ased   h y b r id   B at W h ale  o p ti m izat io n   alg o r ith m   ( B W O A ) .   T h f r am e w o r k   i n teg r ate s   W OA   f o r   g l o b al  ex p lo r atio n ,   B A   f o r   lo ca ex p lo itatio n ,   L év y   f li g h ts   f o r   en h a n ce d   d iv er s i f i ca tio n ,   ad ap tiv cr o s s o v er   f o r   s o lu tio n   r ef i n e m e n t,  an d   s m ar lo ca r ep air   m ec h a n i s m   f o r   lo n g - tas k   r ea s s ig n m en t.  T h is   co m b i n atio n   en ab les  r o b u s m u lti - o b j ec tiv o p ti m izatio n   a n d   i m p r o v ed   s ca lab ilit y   in   lar g e - s ca le  h eter o g e n eo u s   clo u d   en v i r o n m e n ts .   T h m ai n   co n tr ib u tio n s   o f   t h is   s t u d y   ar as  f o llo w s .   Fir s t ,   n o v el  h y b r id   B W OA   f r am e w o r k   i s   d ev elo p ed ,   in teg r atin g   W OA ,   B A ,   a n d   L év y   f li g h t s   t o   s i m u ltan eo u s l y   o p ti m ize  m ak e s p an ,   r eso u r ce   u tili za t io n ,   t h r o u g h p u t,  an d   e n er g y   co n s u m p tio n .   Seco n d ,   an   ad ap tiv cr o s s o v er   m ec h a n is m   a n d   s m ar lo ca r ep air   s tr ateg y   ar in tr o d u ce d   to   im p r o v tas k VM   as s ig n m en t,  p ar ticu lar l y   f o r   lo n g - d u r atio n   task s .   T h ir d ,   ex ten s i v s i m u latio n s   ar co n d u cted   o n   h eter o g en eo u s   clo u d   en v ir o n m en ts   w it h   r ea lis tic   w o r k lo ad   m o d els ,   b en ch m ar k i n g   p er f o r m an ce   a g ain s clas s ical  h e u r is tics   an d   s tate - of - t h e - ar h y b r id   m et ah eu r i s tics .   Fo u r th ,   P ar eto - o p tim al  s o l u tio n s   ar d e m o n s tr ated   to   b alan ce   c o n f li ctin g   o b j ec tiv es,  ad d r ess in g   g ap s   id en tif ied   in   th e   ex is t in g   liter at u r e.   Fin al l y ,   p r ac tical  in s i g h ts   ar p r o v id ed   f o r   clo u d   p r o v id er s   an d   d is tr ib u ted   s y s te m s   m an a g er s   to   en h a n ce   s c h ed u li n g   e f f icie n c y ,   r ed u ce   e n er g y   c o n s u m p tio n ,   an d   i m p r o v s er v ice  q u alit y .       2.   RE L AT E WO RK   C lo u d   tas k   s c h ed u li n g   in   lar g e - s ca le  d is tr ib u ted   an d   clo u d   c o m p u ti n g   e n v ir o n m en ts   is   well - k n o w n   NP - h ar d   o p ti m izatio n   p r o b lem   d u to   h eter o g e n eo u s   VM s ,   d y n a m ic  w o r k lo ad s ,   an d   c o n f lic tin g   o b j ec tiv es  s u c h   as   m a k e s p an ,   r eso u r ce   u tili za t io n ,   t h r o u g h p u t,  an d   e n er g y   co n s u m p tio n .   E ar l y   s c h ed u li n g   ap p r o ac h es   s u c h   as  FC F S RR ,   Mi n Min ,   an d   Ma x Min   w er w id el y   ad o p ted   d u to   th eir   s i m p licit y h o w ev er ,   th e s e   h eu r i s tics   s u f f er   f r o m   p o o r   s c alab ilit y   a n d   lac k   th e   ab ilit y   to   b alan ce   m u lt ip le  o b j ec tiv es  in   h eter o g e n eo u s   en v ir o n m e n t s   [ 1 ] [ 3 ] .   T o   o v er co m t h ese  li m itat io n s ,   r esear ch er s   b eg an   e m p lo y i n g   m etah e u r is tic  o p ti m izat io n   al g o r ith m s .   P SO   h as  b ee n   e x te n s i v el y   u s e d   to   im p r o v ta s k VM   m ap p i n g   b y   le v er ag i n g   co llec tiv le ar n in g   m ec h a n i s m s ,   y et  it  o f te n   s u f f er s   f r o m   p r e m atu r co n v er g en ce   w h e n   d ea lin g   w i th   lar g e - s ca le  tas k   s et s   [ 4 ] .   Sim ilar l y ,   GA   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Mu lti - o b jective   ta s s ch ed u lin g   in   la r g e - s ca le  d is tr ib u ted   s y s tems u s in g   … ( A li  Mo h a mme d   A h med )   915   en h a n ce   s o lu tio n   d i v er s it y   t h r o u g h   cr o s s o v er   an d   m u tatio n   o p er ato r s   b u in c u r   h i g h   co m p u tatio n al   o v er h ea d   an d   u n s tab le  co n v er g e n ce   b eh av io r   in   d y n a m ic  clo u d   en v ir o n m e n t s   [ 5 ] .   AC O   h as  a ls o   b ee n   ap p lied   t o   clo u d   task   s c h ed u li n g   b y   m o d elin g   ta s k   allo ca tio n   a s   p h er o m o n e - g u id ed   s ea r ch   p r o ce s s .   W h ile  AC O - b ased   s ch ed u ler s   d e m o n s tr ate  i m p r o v e m e n t s   in   lo ad   b alan cin g ,   th e y   ar s en s iti v to   p ar a m eter   t u n in g   an d   m a y   co n v er g e   s lo w l y   f o r   lar g tas k   g r ap h s   [ 6 ] .   Di f f er e n tial  E v o lu t io n   a n d   A r ti f icial  B ee   C o lo n y   a lg o r it h m s   h a v s h o w n   co m p eti tiv e   p er f o r m a n ce ,   b u th ei r   e f f ec t iv en e s s   d i m in is h e s   w h e n   o p ti m izi n g   m u ltip le  o b jectiv es  s i m u l tan eo u s l y   [ 7 ] .   Mo r r ec en tl y ,   W O A   h as  g ai n ed   atten tio n   d u to   its   b ala n ce d   ex p lo r atio n ex p lo itatio n   m ec h a n i s m   in s p ir ed   b y   b u b b le - n et  h u n ti n g .   Sev er al  s t u d ies  r ep o r ted   th at  W OA - b a s ed   s ch ed u ler s   o u tp er f o r m   class ica l   h eu r i s tics   i n   m i n i m izi n g   m a k esp an   an d   i m p r o v i n g   u tili za ti o n h o w ev er ,   s ta n d alo n W OA   o f te n   ex p er ie n ce s   s tag n atio n   an d   lo s s   o f   p o p u la tio n   d iv er s it y   in   la ter   iter atio n s   [ 8 ] ,   [ 9 ] .   Si m ilar l y ,   th BA   p r o v id es  ef f ec ti v e   lo ca ex p lo itati o n   th r o u g h   ad ap tiv lo u d n es s   an d   p u ls e m is s io n   r ates,  b u its   g lo b al  ex p lo r atio n   ca p ab ilit y   r e m ain s   li m ited   w h e n   u s ed   in d ep en d en tl y   [ 1 0 ] .   T o   ad d r ess   th s h o r tco m i n g s   o f   s in g le  m eta h e u r is tic s ,   r esear ch er s   h av e   p r o p o s ed   h y b r id   o p tim izatio n   f r a m e w o r k s .   H y b r i d   P SO GW s ch ed u ler s   co m b i n th s o cial  lear n in g   o f   P SO  w it h   t h lead er s h ip   h ier ar ch y   o f   Gr e y   W o lf   Op ti m izatio n ,   r esu lti n g   in   i m p r o v ed   co n v er g e n ce   s p ee d   an d   th r o u g h p u t   [ 1 1 ] .   L ik e w i s e,   P SO GOA   an d   P SO A C h y b r id s   h a v b ee n   ap p lied   in   clo u d f o g   an d   w o r k f lo w   s ch ed u li n g   s ce n ar io s ,   d e m o n s tr ati n g   en h a n ce d   lo ad   b alan cin g   a n d   r ed u c ed   r esp o n s ti m [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   Sev er al  h y b r id   m o d els  ex p li citl y   f o cu s   o n   m u lti - o b j ec tiv s ch ed u li n g .   Du b e y   a n d   Sh ar m [ 1 5 ]   p r o p o s ed   C R - P SO  al g o r ith m   t h at  j o in tl y   o p ti m izes  m ak esp an   an d   d ea d lin co n s tr ain t s h o w e v er ,   en er g y   ef f icien c y   w a s   n o co n s id er ed   [ 1 4 ] .   Hu   et  a l.   [ 1 8 ]   in tr o d u ce d   m a n y - o b j ec tiv ev o l u tio n ar y   al g o r ith m   f o r   clo u d   tas k   s c h ed u l in g   u n d er   u n ce r tai n t y ,   b u t   its   co m p u tati o n al  co m p le x it y   i n cr ea s es   s i g n i f ican tl y   w it h   t h e   n u m b er   o f   o b j ec tiv es.   E n er g y - a w ar s ch ed u li n g   h a s   also   e m er g ed   as  cr itical  r esear ch   d ir ec tio n .   B u y y et  a l.   [ 4 ]   e m p h a s ized   s u s tai n ab le  clo u d   co m p u ti n g   a n d   p r o p o s ed   in teg r ated   en er g y r eso u r ce   m a n ag e m en t stra te g ies  f o r   n ex t - g e n er atio n   d ata  ce n ter s .   D y n a m ic  VM   allo ca tio n   tech n iq u e s   co m b in ed   w i th   h e u r is t ic  s ch ed u ler s   h a v e   b ee n   s h o w n   to   r ed u ce   p o w er   co n s u m p tio n ,   th o u g h   o f te n   at  t h ex p en s o f   i n cr ea s ed   m a k e s p an   [ 2 0 ] .   T o   en h an ce   d iv er s if ica tio n   an d   escap lo ca l   o p tim a,   L é v y   f l ig h m ec h an is m s   h a v b ee n   in co r p o r ated   in to   m eta h e u r is tic s .   L é v y - b a s ed   W OA   v ar ia n t s   d e m o n s tr ated   i m p r o v ed   g lo b al  ex p lo r atio n   an d   r ed u ce d   p r em at u r co n v er g e n ce   in   clo u d   s ch ed u li n g   p r o b le m s   [ 2 0 ] .   Si m i lar   i m p r o v e m en ts   w er o b s er v ed   w h en   L é v y   f li g h ts   w er in teg r ated   in to   P SO a n d   GW O - b ased   s c h ed u ler s   [ 2 1 ].   R ec en t   s t u d ies  ( 2 0 2 3 2 0 2 5 )   f u r t h er   e x p lo r ed   ad v an ce d   h y b r id   m eta h eu r i s tic s .   P u j ar i   et  a l.   [ 2 2 ]   p r o p o s ed   an   en h a n ce d   Ma r in P r ed ato r s   A lg o r it h m   f o r   clo u d   task   s c h ed u li n g ,   ac h iev in g   n o tab le  i m p r o v e m en t s   i n   m a k esp an   a n d   en er g y   ef f ic ien c y P o r   et  a l.   [ 2 3 ]   in tr o d u ce d   t w o - s ta g m u lti - o b j ec tiv f r a m e w o r k   b ased   o n   i n v asi v tu m o r   g r o w th   o p ti m izatio n ,   th o u g h   t h ap p r o ac h   r eq u ir e s   e x ten s i v p ar a m eter   tu n in g .   H y b r id   Qo S - a w ar f r a m e w o r k s   s u ch   as  H L W O h av a ls o   b ee n   p r o p o s ed ,   b u th eir   p er f o r m a n c r e m ain s   s ce n ar io - d ep en d en t [ 2 4 ].   Un li k m o s e x is tin g   h y b r id   W OA - b ased   s c h ed u li n g   ap p r o ac h es,  w h ich   t y p ical l y   r el y   o n   s i n g le   d iv er s i f icatio n   m ec h an i s m   o r   s tatic  p ar am e t er   co n f i g u r atio n s ,   th p r o p o s ed   m et h o d   in te g r ates  L év y   f lig h t - b ased   ex p lo r atio n ,   ad ap tiv cr o s s o v er   co n tr o l,  an d   tas k - lev el  lo ca r ep air   s tr ateg ie s   w it h in   u n i f ied   f r a m e w o r k .   T h is   co m b in ed   d esig n   en ab les  m o r b alan ce d   ex p lo r atio n ex p lo itatio n   tr ad e - o f f   an d   en h a n ce s   r o b u s tn es s   w h en   h an d li n g   h et er o g en eo u s   w o r k lo ad s   an d   lar g e - s ca le  tas k   s et s .   Desp ite  th p r o g r ess   ac h ie v e d   b y   ex i s tin g   m eth o d s ,   s e v er al  li m itat io n s   p er s is t:  i)   m o s a p p r o ac h es  o p tim ize  li m ited   s u b s e o f   o b j ec tiv es;  ii)  m a n y   h y b r id   alg o r ith m s   lack   r o b u s d iv er s i f ica tio n   m ec h a n is m s   t o   escap lo ca o p ti m a;  iii)  ta s k - lev el  r e f i n e m e n t s   a n d   in te lli g en r ea s s i g n m e n s tr ateg ie s   ar o f te n   o v er lo o k ed ,   an d   iv )   r ep o r ted   p er f o r m a n ce   g ai n s   ar f r eq u en tl y   m o d e s an d   n o co n s i s ten tl y   v alid ated   ac r o s s   h eter o g e n eo u s   s ce n ar io s .   T o   ad d r ess   th ese  g ap s ,   th is   p a p er   p r o p o s es  L év y   f li g h t - b as ed   h y b r id   B W OA ,   w h ic h   s y n e r g is tical l y   in te g r ates  W O A   f o r   g lo b al  ex p lo r atio n ,   B A   f o r   lo ca ex p lo i tatio n ,   L év y   f li g h ts   f o r   e n h a n ce d   d iv er s if icatio n ,   ad ap tiv cr o s s o v er   f o r   s o lu t io n   r ef i n e m e n t,  an d   s m ar lo c al  r ep air   m ec h a n i s m   f o r   tas k   r ea s s ig n m e n t.  T h is   in te g r ated   d esig n   en ab le s   r o b u s m u lti - o b j ec tiv o p tim i za tio n   an d   i m p r o v ed   s ca lab ilit y   i n   lar g e - s ca le   h eter o g e n eo u s   clo u d   en v ir o n m en ts .   Fu r t h er m o r e,   r ec en s t u d ies  h a v i n cr ea s i n g l y   f o cu s ed   o n   s ca lab ilit y ,   Qo S - a w ar e n ess ,   a n d   i n telli g e n t   h y b r id izatio n   s tr ateg ie s   f o r   clo u d   task   s c h ed u l in g .   B ü lb ü l   [ 2 6 ]   an d   C h en   et  a l.   [ 2 7 ]   d em o n s tr ated   th a t   ad v an ce d   ev o lu tio n ar y   a n d   k n o w led g e - b a s ed   s ch ed u ler s   s ig n if ican t l y   i m p r o v m a k esp an   an d   s y s te m   r o b u s tn es s   i n   h eter o g e n eo u s   c lo u d   en v ir o n m e n t s .   Si m ilar l y ,   So n g   et  a l.   [ 2 8 ]   an d   R a m ír ez - Go r d illo   et  a l.   [ 2 9 ]   co n f ir m ed   th at  m o d er n   s w ar m - b a s ed   an d   f u tu r e - i n te r n et - o r ie n ted   s ch ed u lin g   f r a m e w o r k s   en h an ce   co n v er g e n ce   s tab il it y   a n d   ad ap tab ilit y   u n d er   lar g e - s ca le  d y n a m ic  w o r k lo ad s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  42 ,   No .   3 J u n e   20 26 9 1 3 - 926   916   3.   M E T H O D   3 . 1 .     P r o po s ed  a pp ro a ch   3 . 1 . 1 .   Da t a   co llect io n   T h d ataset  w as  o b tai n ed   f r o m   t h o p en - s o u r ce   Ka g g le   p latf o r m   [ 1 ]   to   ca p tu r e x ec u tio n   m etr ic s   o f   clo u d   task s   o n   h eter o g en eo u s   cl u s ter   o f   VM s   ac r o s s   m u l tip le  d ata  ce n ter s .   E ac h   r ec o r d   co n tain s   r eso u r ce   co n s u m p tio n   m e tr ics  ( C P U ,   m e m o r y ,   s to r ag e,   b an d wid th ) ,   tas k   ch ar ac ter is tics   ( p r io r ity ,   len g t h ) ,     an d   p er f o r m an ce   o u tco m es   ( co m p letio n   s tat u s ,   late n c y ,   en er g y   co n s u m p t io n ) .   T h is   d ataset  s u p p o r ts     th d ev elo p m e n o f   o p ti m ize d   s ch ed u li n g   s tr ate g ies  f o r   la r g e - s ca le  clo u d   s y s te m s   w it h   d iv er s w o r k lo ad s   [ 1 9 ] [2 1] .     3 . 1 . 2 Da t a   prepro ce s s ing   A ll   n u m er ic  attr ib u te s   w er e   n o r m alize d   u s i n g   Mi n - Ma x   s ca lin g   to   t h r a n g [ 0 , 1 ]   to   p r ev en t   d o m i n a n ce   b y   f ea tu r es  w i th   la r g m a g n itu d e.           =              w h er W   is   th r a w   d ata   v a lu e,   W min   a n d   W m ax  ar e   t h m i n i m u m   a n d   m ax i m u m   v al u es  o f   t h f ea t u r e,   r esp ec tiv el y .   T h is   n o r m aliza t io n   en s u r es  t h at  C P U,   m e m o r y ,   s to r ag e,   a n d   b an d w id th   m etr ic s   co n tr ib u te   eq u all y   to   s c h ed u l in g   d ec is io n s   [ 22] .     3 . 1 . 3 P ro ble m   s t a t e m ent   C o n s id er   h eter o g en eo u s   clo u d   d atac en ter   w it h   s et  o f   tas k s :   T = { t1 ,   t2 , , tn }     an d   s et  o f   v ir t u al  m ac h in e s :     V= {v m 1 , v m 2 , …, v m m }     w it h   p r o ce s s i n g   ca p ac itie s :     MI P Sj   ∈  {5 0 0 , 1 0 0 0 , 1 5 0 0 , 2 0 0 0 }.     Af ter   p r ep r o ce s s in g ,   ea ch   ta s k   t i   is   ch ar ac ter ized   b y   it s   ar r iv al  ti m a i ,   tas k   le n g th   l i   m ea s u r ed   i n   m illi o n   in s tr u c tio n s   ( MI ) ,   an d   n et w o r k   d ela y   d i .   T h o b j ec tiv is   to   ass ig n   ea ch   task   to   an   ap p r o p r iate  v ir tu al  m ac h i n s u c h   th a th m a k esp an   an d   en er g y   co n s u m p tio n   ar m in i m ized ,   w h i le  r eso u r ce   u t ilizat io n   an d   th r o u g h p u ar m ax i m ized ,   an d   w aiti n g   an d   r esp o n s ti m es  ar k ep lo w .   T h is   s c h ed u li n g   p r o b lem   is   NP - h ar d   d u to   th h et er o g en eit y   o f   v ir tu al   m ac h in e s   an d   t h d y n a m ic  n at u r o f   tas k   ar r iv als  [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .     3 . 1 . 4 M a t he m a t ica f o r m ula t io n   Ma th e m atica f o r m u latio n :   Dec is io n   v ar iab les:     , = { 1 ,   if   task     is   ass ig n ed   to   VM 0 ,   o th er w is e     0 ,     w h er   an d     d en o te  th s tar t t i m an d   f in is h   ti m o f   tas k   ,   r e s p ec tiv el y .   E x ec u t io n   ti m e:      ( , ) = MI PS       w h er   is   t h len g t h   o f   tas k     m ea s u r ed   in   Mil lio n   I n s tr u ct io n s   ( MI ) ,   an d   MI P     is   th p r o ce s s i n g   ca p ac it y   o f   VM .     C o n s tr ain t s :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Mu lti - o b jective   ta s s ch ed u lin g   in   la r g e - s ca le  d is tr ib u ted   s y s tems u s in g   … ( A li  Mo h a mme d   A h med )   917   +        if   , = 1 = + = 1 ,  ( , ) = 1 , = 1 ,           , { 0 , 1 }     T h ese  co n s tr ai n ts   en s u r t h at   ea ch   tas k   is   a s s i g n ed   to   ex ac t l y   o n e   v ir t u al  m ac h i n a n d   s t ar ts   ex ec u tio n   o n l y   af ter   its   ar r iv a l ti m a n d   VM   a v ailab ilit y .     Ob j ec tiv f u n ctio n s :   Ma k esp a n :      = ma x { }       T h r o u g h p u t:       T h r o u g h p u t   =        Av er ag u tili za tio n :     Util ( % ) = = 1  × 100       w h er   r ep r esen ts   t h b u s y   ti m o f   VM .   E n er g y   co n s u m p tio n   ( li n ea r   p o w er   m o d el) :     = = 1 [ idl e   + ( m ax idl e   ) ]  3600       w h er   is   th u t ilizatio n   o f   VM ,   an d   idl e     an d   m ax   d en o te  id le  an d   m ax i m u m   p o w er   co n s u m p tio n ,   r esp ec tiv el y .   Mu lti - o b j ec tiv s ca lar izatio n :     ( )   =   1   .  + 2   .     3   .      4   . , > = 0     W h er w ar n o n - n eg a tiv w e ig h ts   r ef lecti n g   t h r elati v i m p o r tan ce   o f   ea ch   o b j ec tiv e.     3 . 1 . 5 P ro po s ed  L év y   f lig ht - b a s ed  hy brid B WO A   T h p r o p o s ed   B W OA   in teg r ates  co m p le m e n tar y   m ec h an i s m s   to   ad d r ess   th li m itatio n s   o f   p r io r   s in g le  a n d   h y b r id   m eta h e u r is ti ap p r o ac h es  [ 2 4 ] - [ 2 7 ] :   -   W OA   f o r   g lo b al  ex p lo r atio n :   en cir cli n g   p r e y   a n d   s p ir al  m o v e m en t stra te g ies  g u id th s ea r ch   p r o ce s s   to w ar d   p r o m i s i n g   r e g io n s   o f   t h s o lu tio n   s p ac e.   -   L é v y   f li g h ts :   lo n g - r an g r an d o m   j u m p s   ar i n tr o d u ce d   to   en h an ce   ex p lo r atio n   a n d   h elp   th alg o r ith m   escap lo ca l o p tim a.   -   A d ap tiv cr o s s o v er :   d y n a m i cr o s s o v er   m ec h a n i s m   b ala n c es e x p lo r atio n   an d   ex p lo itat io n   th r o u g h o u th o p ti m izat io n   iter atio n s .   -   B at - in s p ir ed   lo ca l sear ch :   s m a ll  ad ap tiv ad j u s t m e n ts   ar ap p lied   to   r ef in h i g h - q u alit y   tas k - to - VM   ass i g n m e n ts .   -   S m ar t lo ca l r ep air :   th lo n g est   task s   ar r ea s s ig n ed   to   th f as test   VM s ,   a n d   li m i ted   s w ap   o p er atio n s   ar p er f o r m ed   f o r   task s   w it h   th w o r s t r esp o n s ti m es.   T h is   h y b r id   d esig n   en s u r es   r o b u s m u lti - o b j ec tiv o p ti m izatio n   ac r o s s   m a k esp an ,   r eso u r ce   u tili za t io n ,   th r o u g h p u t,  a n d   en er g y   co n s u m p tio n   [ 2 5] ,   [ 2 6 ] .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  42 ,   No .   3 J u n e   20 26 9 1 3 - 926   918   3 . 1 . 6 Alg o rit h m   ps e ud o co de   Algorithm 1: BWOA for Cloud Task Scheduling   Input:   Preprocessed dataset (a_i, l_i, d_i), VMs {vm_j}, POP, ITERS, schedules cr(t),  p_follow(t),   Output:   Best assignment x* and metrics (SL, Util, Throughput, Energy)   1: x_greedy ← GreedyInit()   2: P ← { x_greedy plus (POP - 1) perturbed variants }   3: Evaluate all x    P; set x* ← argmin J(x)   4:  for   t = 0 .. ITERS−1  do   5:       τ ← t / (ITERS−1); cr ← cr(t); p_f ←   p_follow(t); p_L ← p_levy(t)   6:       for each     do   7:           x′ ← x   8:           Apply WOA - follow toward x* with probability p_f   9:           Apply bat - inspired local tweaks   10:           Apply Lévy jumps on selected positions   11:           Adaptive crossover   with x*   12:           Smart local repair (longest tasks → fastest VMs, limited swaps)   13:           Replace x with x_child if J(x_child) ≤ J(x)   14:       end for   15:       Update x* if any individual improved best fitness   16:  end for   17:  return   x* and its metrics     3 . 1 . 7 Co m ple x it y   a nd   i m ple m e nta t io n no t es   a.   T im co m p le x it y O ( I T E R   P OP     T )   b.   Me m o r y   co m p le x it y O ( P OP     m )   c.   Dete r m i n is t ic  r ep r o d u cib ilit y :   r an d o m   s ee d s   ar f i x ed   to   en s u r r ep r o d u cib le  ex p er im e n tal   r esu lts .   d.   Feasib ilit y   ch ec k s :   tas k   ar r iv al   ti m es,  VM   a v ailab ilit y ,   an d   n et w o r k   d ela y s   ar co n ti n u o u s l y   v alid ated   d u r in g   th s i m u lat io n   p r o ce s s .     3 . 1 . 8 P ra ct ic a l beha v io r   Du r in g   t h ea r l y   o p ti m iza tio n   iter atio n s ,   th al g o r ith m   e m p h a s izes  p o p u latio n   d i v er s i t y   th r o u g h   lar g er   L év y   f li g h j u m p s   an d   lo w er   cr o s s o v er   r ates.  I n   later   iter atio n s ,   th s ea r ch   p r o g r ess iv el y   s h i f t s   to w ar d   lo ca ex p lo itatio n   to   r ef i n h i g h - q u a lit y   s o l u tio n s .   T h s m a r r ep air   m ec h a n is m   f u r t h er   i m p r o v es  s ch ed u li n g   d ec is io n s   f o r   lo n g - r u n n i n g   a n d   w o r s t - r esp o n s ta s k s ,   lead i n g   to   r ed u ce d   m ak e s p an   a n d   co m p eti tiv e n er g y   ef f icien c y   i n   h ete r o g en eo u s   cl o u d   en v ir o n m e n ts   [ 2 4 ] - [ 2 7 ].     3. 2   Da t a   ce nte a nd   ho s t   co nfig ura t io ns   T h is   s ec tio n   s u m m ar izes  th e   clo u d   en v ir o n m e n u s ed   in   o u r   ex p er i m en t s ,   in cl u d in g   d ata  ce n ter ,   h o s t/VM  co n f ig u r atio n s ,   an d   s ch ed u lin g   s etu p .   Ass u m ed   v alu es  ar r ea s o n ab le  d ef a u lts ,   ad j u s tab le  to   m atc h   r ea clo u d   p latf o r m s .   T h ese  c o n f i g u r atio n s   s er v a s   th b a s is   f o r   ev a lu at in g   t h p r o p o s ed   B W OA   s c h ed u ler   ag ain s cla s s ica al g o r ith m s .   T h T a b le  1   s u m m ar ize s   t h e   h i g h - le v el  clo u d   in f r astr u ct u r u s ed .   I i n clu d e s   n u m b er   o f   h o s t s ,   VM   d is tr ib u tio n ,   w o r k lo ad   p r o p er ties ,   an d   en er g y   m o d el.   T h ese  p ar a m e ter s   ar cr itic al  f o r   r ep r o d u cin g   ex p er i m en ts   a n d   co m p ar i n g   s c h ed u ler   p er f o r m an ce .   T ab le  2   s h o w s   VM   h e t er o g en eit y   i n   ter m s   o f   co m p u te  p o w er ,   m e m o r y ,   an d   s to r ag e.   T h is   en ab les  tes tin g   s ch ed u ler   ad ap tab ilit y   ac r o s s   d if f er en tas k   r eq u ir e m en ts .   T ab le  3   d ef in e s   ex p er i m e n tal  p ar a m eter s   a n d   tu n in g   f o r   th p r o p o s ed   B W OA   s ch ed u ler .   A d ap tiv cr o s s o v er   an d   L év y   j u m p s   h elp   a v o id   p r em at u r co n v er g e n ce   a n d   i m p r o v s c h e d u le  q u alit y .   T ab le   4   p r o v id es  h o u r l y   co s esti m ates  f o r   VM s .   Usef u f o r   ev alu a tin g   ex ec u tio n   co s alo n g s id en er g y   a n d   p er f o r m a n ce   m e tr ics.   T ab le   5   s h o w s   s tati s tical  d is tr ib u t io n   o f   task s   u s ed   in   ex p er i m en t s .   T h is   tab le  in f o r m s   h o w   w o r k lo ad s   ar p r o ce s s ed   an d   h o w   th e y   a f f ec s ch ed u ler   p er f o r m a n ce .       T ab le  1 .   Data   ce n ter   o v er v ie w   P a r a me t e r   Va l u e   N o t e s   N u mb e r   o f   d a t a   c e n t e r s   1   S i n g l e   c l o u d   d a t a   c e n t e r   P h y si c a l   h o st s   ( n o d e s)   10   H e t e r o g e n e o u s c l u s t e r   T o t a l   V M s   50   1 3   S mal l ,   1 6   M e d i u m ,   1 2   L a r g e ,   9   X L a r g e   C o n c u r r e n t   u se r s   10   S i mu l t a n e o u c l o u d   u se r s   T a sk s p e r   e x p e r i me n t   3 0 0   S a mp l e d   f r o p r e p r o c e sse d   d a t a se t   D a t a se t   p r e p r o c e ssi n g   M i n M a x   sc a l i n g   [ 0 , 1 ]   A p p l i e d   t o   a l l   n u me r i c   f e a t u r e s   W o r k l o a d   mo d e l i n g        ( a r r i v a l ) ,   ( M I ) ,   ( n e t   d e l a y )   D e r i v e d   f r o m sc a l e d   f e a t u r e s   N e t w o r k   mo d e l   S i mp l e   d e l a y   ( f r o m b a n d w i d t h   u t i l i z a t i o n )   L a t e n c y   e st i mat i o n   P o w e r   mo d e l   L i n e a r   1 0 0   W   ( i d l e )   →  2 0 0   W   ( max )   En e r g y   e st i mat i o n   i n   k W h   O b j e c t i v e s     M a k e sp a n ,     E n e r g y ,     U t i l i z a t i o n ,     T h r o u g h p u t   M u l t i - o b j e c t i v e   o p t i mi z a t i o n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Mu lti - o b jective   ta s s ch ed u lin g   in   la r g e - s ca le  d is tr ib u ted   s y s tems u s in g   … ( A li  Mo h a mme d   A h med )   919   T ab le  2 .   Ho s t/ VM   ty p co n f i g u r atio n   T i e r   V M   c o u n t   M I P S / VM   v C P U   c o r e s   R A M   ( G B )   S t o r a g e   ( G B )   B a n d w i d t h   ( G b p s)   N o t e s   S mal l   13   5 0 0   1   4   1 0 0   1   L i g h t w e i g h t   t a s k s / e d g e - l i k e   M e d i u m   16   1 0 0 0   2   8   2 0 0   1   S t a n d a r d   me d i u m - t i e r   L a r g e   12   1 5 0 0   3   16   5 0 0   1   H i g h - p e r f o r man c e   t a s k s   X L a r g e   9   2 0 0 0   4   32   1 0 0 0   1   H P C   /   h i g h - d e ma n d   t a s k s   T o t a l   50   -   -   -   -   -   -       T ab le  3 .   Sch ed u lin g   an d   e v alu atio n   s etti n g s   S e t t i n g   V a l u e   N o t e s   B a se l i n e   sc h e d u l e r s   F C F S ,   R R ,   M i n - M i n ,   M a x - M i n   C l a ssi c a l   sc h e d u l i n g   a l g o r i t h ms   P r o p o se d   sch e d u l e r   B W O A   H y b r i d   W h a l e - B a t   w i t h   L é v y   f l i g h t ,   a d a p t i v e   c r o sso v e r ,   a n d   r e p a i r   P o p u l a t i o n / i t e r a t i o n s   P O P   =   1 6 ,   I T ER S   =   1 4   U se d   f o r   B W O A   e x p e r i me n t s   C r o sso v e r   sch e d u l e   0 . 2 5   →  0 . 8 5   A d a p t i v e   o v e r   i t e r a t i o n s   L é v y   u sag e   0 . 0 3   →  0 . 1 8   I n c r e a se w i t h   i t e r a t i o n   f o r   e x p l o r a t i o n   R e p a i r   f r a c t i o n   T o p   1 0 1 2 t a s k s   H e a v i e st   t a s k s re a ssi g n e d   t o   f a st e st   V M s,  l i mi t e d   sw a p s   M e t r i c s   M a k e sp a n ,   u t i l i z a t i o n ,   t h r o u g h p u t ,   w a i t i n g ,   r e sp o n se ,   e n e r g y   M u l t i - o b j e c t i v e   e v a l u a t i o n       T ab le  4 .   VM   in s tan ce s   p r ici n g   V M   t y p e   M I P S / V M   P r i c e   ( $ / h o u r )   S mal l   5 0 0   0 . 0 4   M e d i u m   1 0 0 0   0 . 0 8   L a r g e   1 5 0 0   0 . 1 6   X L a r g e   2 0 0 0   0 . 3 2       T ab le  5 .   T ask   p r o p er ties   F e a t u r e   C o u n t   M e a n   S t d   M i n   2 5 %   5 0 %   7 5 %   M a x   T a sk   w a i t i n g   t i me   ( ms)   5 0 0 0   5 0 7 . 6 3   2 8 7 . 4 1   10   2 6 3   5 0 6   7 5 7   9 9 9   T a sk   e x e c u t i o n   t i me   ( ms)   5 0 0 0   2 5 0 9 . 3 4   1 4 1 5 . 0 6   1 0 2   1 2 8 6 . 7 5   2 4 8 4 . 5 0   3 7 3 1   4 9 9 9   C P U   u t i l i z a t i o n   ( %)   5 0 0 0   4 9 . 7 5   2 3 . 1 7   10   2 9 . 5 1   50   6 9 . 8 5   8 9 . 9 8   N e t w o r k   b a n d w i d t h   u t i l i z a t i o n   ( M b p s )   5 0 0 0   4 9 9 . 5 2   2 8 3 . 9 7   1 0 . 0 7   2 5 2 . 4 9   5 0 1 . 6 0   7 4 4 . 0 3   9 9 9 . 7 3       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   W ev alu ated   FC F S ,   R R ,   Mi n Min ,   Ma x Mi n ,   a n d   th p r o p o s ed   B W OA   o v er   VM   p o o ls   o f   4 0 ,   8 0 ,   an d   1 2 0   u n it s ,   u s i n g   a   Mi n Ma x   p r ep r o ce s s ed   w o r k lo ad .   Me tr ics  r ep o r ted   in clu d m a k esp an ,   u ti lizatio n ,   th r o u g h p u t,  av er ag w aiti n g /r esp o n s ti m e s ,   en er g y   co n s u m p tio n ,   an d   ex ec u tio n   co s t.  T h r esu lts   h i g h l ig h t   B W OA s   ab ilit y   to   r ed u ce   s ch ed u le  len g t h   w h i le  m ai n tai n i n g   ef f icie n t   r eso u r ce   u s a g e.     4 . 1 .     Resul t s   f o 4 0   V M s   T ab le   6   s h o w s   th at  B W O A   o u tp er f o r m s   th o th er   s c h ed u ler s   in   m o s m etr ic s .   I ac h iev e s   th s h o r te s t   m ak e s p an   ( 3 3 . 2 6 1   s )   an d   th h ig h est  t h r o u g h p u ( 9 . 0 2   task s /s ) ,   d esp ite  h av i n g   r elati v el y   lo w   r eso u r ce   u tili za t io n   ( 3 1 . 1 5 %).   T h is   in d icate s   th at  B W O A   d is tr ib u te s   w o r k lo ad s   m o r ev e n l y   ac r o s s   VM s .   I n   ter m s   o f   r esp o n s iv e n e s s ,   B W OA   an d   Min - Mi n   r ec o r d   th lo w est  r esp o n s ti m e s   ( 1 . 6 1   s   an d   1 . 6 2   s ) ,   m a k i n g   th e m   s u itab le  f o r   in ter ac tiv ta s k s .   A d d itio n al l y ,   B W OA   co n s u m es  th least  e n er g y   ( 0 . 0 4 8 5   k W h ) ,   w h ich   i s   2 . 4 4 lo w er   th a n   Mi n - Mi n ,   alth o u g h   its   co s t is s lig h tl y   h ig h er   d u t o   th u s o f   m o r ef f icie n t V in s ta n ce s .       T ab le  6 .   P er f o r m a n ce   m etr ic s   f o r   4 0   VM s   S c h e d u l e r   M a k e sp a n   ( s)   U t i l i z a t i o n   ( %)   T h r o u g h p u t   ( t a sk s / s)   A v g   W a i t i n g   ( s)   A v g   R e sp o n se   ( s)   En e r g y   ( k W h )   C o st   (USD)   F C F S   3 8 . 5 1 9   4 5 . 4 4   7 . 7 9   0 . 1 0   2 . 4 3   0 . 0 6 2 2   0 . 0 2 1 3   RR   5 9 . 8 8 7   3 4 . 2 8   5 . 0 1   1 . 1 3   3 . 8 7   0 . 0 8 9 4   0 . 0 1 9 9   M i n M i n   3 3 . 6 6 0   3 2 . 7 8   8 . 9 1   0 . 1 5   1 . 6 2   0 . 0 4 9 7   0 . 0 2 6 3   M a x M i n   4 0 . 4 7 5   4 0 . 0 5   7 . 4 1   0 . 7 7   2 . 9 3   0 . 0 6 3 0   0 . 0 2 2 3   B W O A   3 3 . 2 6 1   3 1 . 1 5   9 . 0 2   0 . 2 3   1 . 6 1   0 . 0 4 8 5   0 . 0 2 8 2                       Fig u r 1   s h o w s   t h at  B W O h as  th s ec o n d - lo w est  C P u tili za tio n   ( 3 1 . 1 5 %)  b u ac h iev e s   t h e   h ig h e s th r o u g h p u t.  T h is   co n f i r m s   th a h i g h   u tili za tio n   d o es  n o al w a y s   g u ar a n tee  b etter   p e r f o r m an ce ,   as  s ee n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  42 ,   No .   3 J u n e   20 26 9 1 3 - 926   920   in   FC FS   ( 4 5 . 4 4 %)  w h ic h   o n l y   p r o d u ce s   7 . 7 9   task s / s .   B W OA   s u cc e s s f u ll y   a v o id s   r eso u r ce   w a s te  th r o u g h   s m ar ter   tas k   s c h ed u l in g .         Fig u r e   1 .   R eso u r ce   u tili za tio n   f o r   4 0   VM s       B W OA   m ai n tai n s   h ig h er   th r o u g h p u w h ile  s li g h tl y   r ed u c in g   C P u tili za t io n ,   b alan ci n g   th e   lo ad   ac r o s s   VM s .   A s   s h o w n   i n   T a b le  6 ,   B W OA   ac h iev es  t h h i g h e s th r o u g h p u ( 9 . 0 2   task s /s )   w h ile  m ain tain in g   s lig h tl y   lo w er   r eso u r ce   u t iliz atio n   ( 3 1 . 1 5 %),   in d icatin g   m o r b alan ce d   w o r k lo ad   d is tr i b u tio n   ac r o s s   v ir t u al   m ac h in e s .   Fig u r 2   co n f ir m s   B W OA' s   ad v an tag i n   en er g y   ef f icie n c y ,   w it h   th lo w est  c o n s u m p tio n   ( 0 . 0 4 8 5   k W h )   a m o n g   all  s c h ed u ler s .   R R   i s   t h m o s e n er g y - in e f f ic ien ( 0 . 0 8 9 4   k W h )   d u to   its   l o n g   m a k esp an .   T h is   en er g y   s a v i n g   m ak e s   B W OA   a   m o r e n v ir o n m e n tal l y   f r ien d l y   a n d   co s t - e f f ec t iv c h o ice  f o r   lar g e - s ca l e   d ep lo y m en t s .           Fig u r 2 .   E n er g y   C o n s u m p tio n   f o r   4 0   VM s       B W OA   r ed u ce s   en er g y   u s a g b y   2 . 4 4 co m p ar ed   to   Min Min   d u to   s m ar tas k   r ea s s i g n m e n t.   Fig u r 3   p r esen t s   t h e x ec u tio n   co s co m p ar is o n   a m o n g   th e   f i v s c h ed u ler s .   Mi n - M in   in c u r s   t h e   h i g h e s co s t   ( 0 . 0 2 6 3   USD) ,   w h ile  R R   r ec o r d s   th lo w est   ( 0 . 0 1 9 9   USD) .   B W OA   r an k s   s ec o n d - h i g h est  i n   co s ( 0 . 0 2 8 2   USD) ,   w h ic h   is   s li g h tl y   ab o v Min - Mi n .   T h is   is   b ec a u s B W O A   p r io r itizes  p er f o r m an ce   a n d   en er g y   ef f icien c y   b y   u t ilizi n g   m o r c ap ab le  VM   in s ta n ce s ,   w h ic h   co m e   at  h ig h er   p r ice.   Ho w e v er ,   co n s id er in g   i ts   s u p er io r   m a k esp a n ,   t h r o u g h p u t,  a n d   en er g y   s a v i n g s ,   t h m ar g in al   co s i n cr ea s e   is   j u s ti f i ab le.   T h tr ad e - o f f   b et w ee n   co s an d   p er f o r m an c s u g g e s ts   t h at  B W OA   o f f er s   th b est  o v er all  v al u e,   esp ec iall y   w h en   e n er g y   ef f icien c y   a n d   ex ec u tio n   ti m ar cr itical  f ac to r s   in   clo u d   e n v ir o n m en ts .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Mu lti - o b jective   ta s s ch ed u lin g   in   la r g e - s ca le  d is tr ib u ted   s y s tems u s in g   … ( A li  Mo h a mme d   A h med )   921       Fig u r 3 .   E x ec u tio n   c o s t f o r   4 0   VM s       C o s t c o r r elate s   w it h   VM   b u s y   ti m e;  B W O A   ac h ie v es c o m p e t itiv co s t d esp ite  h ig h er   t h r o u g h p u t.   An al y s i s :   -   Ma k esp a n   i m p r o v e m e n t:  B W OA   r ed u ce s   m a k esp a n   b y   1 . 3 7 % o v er   Min Mi n .   -   T h r o u g h p u t in cr ea s ed   b y   1 . 2 %,  w h ile  e n er g y   d ec r ea s ed   m a r g in al l y .   -   T h ese  r esu lts   al ig n   w it h   r ec en t   s tu d ies o n   h y b r id   m etah e u r is t ics  [ 1 2 ] - [ 1 4 ] [ 1 6 ] [ 1 8 ] ,   c o n f ir m i n g   t h b en ef it o f   L é v y   f l ig h t a n d   lo ca l r ep air   m ec h an i s m s .     4 . 2   Resul t s   f o 8 0   V M s   T ab le  7   s h o w s   t h at  B W O A   ac h iev e s   t h b est  m a k esp a n   ( 3 2 . 7 6 6   s )   an d   h ig h e s t h r o u g h p u ( 9 . 1 6   task s /s )   w it h   th lo w est  C P u tili za t io n   ( 1 3 . 9 9 %).   I also   c o n s u m e s   th least  e n er g y   ( 0 . 0 8 3 0   k W h ) ,   s lig h tl y   b etter   th an   Mi n - Mi n   ( 0 . 0 8 5 1   k W h ) .   Ho w ev er ,   B W OA   h as  th h ig h est  co s ( 0 . 0 3 2 4   USD)   d u to   u s i n g   m o r e   ca p ab le  VM   in s tan ce s .       T ab le  7 .   P er f o r m a n ce   m etr ic s   f o r   8 0   VM s   S c h e d u l e r   M a k e sp a n   ( s)   U t i l i z a t i o n   ( %)   T h r o u g h p u t   ( t a sk s / s)   A v g   w a i t i n g   ( s)   A v g   r e sp o n se   ( s)   En e r g y   ( k W h )   C o st   ( U S D )   F C F S   4 0 . 3 9 6   2 4 . 4 6   7 . 4 3   0 . 1 0   2 . 7 3   0 . 1 1 1 7   0 . 0 2 0 2   RR   3 5 . 2 3 5   2 9 . 5 5   8 . 5 1   0 . 1 6   2 . 9 4   0 . 1 0 1 4   0 . 0 1 9 7   M i n M i n   3 3 . 5 5 6   1 4 . 1 0   8 . 9 4   0 . 1 3   1 . 4 0   0 . 0 8 5 1   0 . 0 3 1 3   M a x M i n   3 4 . 6 0 3   2 6 . 4 0   8 . 6 7   0 . 4 0   2 . 8 4   0 . 0 9 7 2   0 . 0 2 1 0   B W O A   3 2 . 7 6 6   1 3 . 9 9   9 . 1 6   0 . 1 2   1 . 3 4   0 . 0 8 3 0   0 . 0 3 2 4       Fig u r 4   s h o w s   th at  B W OA   a n d   Min - Min   h av t h lo w es u tili za t io n   ( 1 3 . 9 9 an d   1 4 . 1 0 %)  b u p r o d u ce   th h ig h e s t h r o u g h p u t.  T h is   co n f ir m s   t h at  B W O A   d i s tr ib u te s   tas k s   m o r e f f icie n tl y   ac r o s s   VM s ,   a v o id in g   b o ttlen ec k s   d esp ite  u s in g   f e wer   r eso u r ce s .   B W OA   m ai n tai n s   h i g h   th r o u g h p u w ith   lo wer   C P u tili za tio n ,   i m p r o v i n g   ta s k   d is tr ib u tio n .           Fig u r 4 .   R eso u r ce   u til izatio n   f o r   8 0   VM s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  42 ,   No .   3 J u n e   20 26 9 1 3 - 926   922   Fig u r 5   s h o w s   th at   B W OA   c o n s u m e s   t h lo w es t e n er g y   ( 0 . 0 8 3 0   k W h )   a m o n g   all   s c h ed u l er s ,   s av in g   ap p r o x im a tel y   2 . 4 4 co m p ar ed   to   Min - Min   ( 0 . 0 8 5 1   k W h ) .   R R   an d   FC FS   r ec o r d   th h ig h e s en er g y   u s a g e   d u to   th eir   lo n g er   m a k esp an   an d   in e f f icien t ta s k   allo ca tio n .           Fig u r 5 .   E n er g y   co n s u m p t io n   f o r   8 0   VM s       Fig u r 6   in d icate s   t h at  B W OA   i n c u r s   th h i g h e s co s ( 0 . 0 3 2 4   USD) ,   w h ile  R R   is   t h e   ch ea p es t   ( 0 . 0 1 9 7   USD) .   Desp ite  th s lig h co s in cr ea s e,   B W OA   r em ai n s   ef f icie n as  it  d eliv er s   th b est  th r o u g h p u t   an d   m a k esp an ,   j u s t if y i n g   th t r ad e - o f f .   B W O A   s a v es ~2 . 4 4 % e n er g y   co m p ar ed   to   Min Min .           Fig u r 6 .   E x ec u tio n   c o s t f o r   8 0   VM s       E x ec u t io n   co s t sl ig h tl y   i n cr ea s es d u to   h i g h er   t h r o u g h p u b u t r e m ain s   ef f icie n t.     An al y s i s :   -   Ma k esp a n   i m p r o v e m e n t:  2 . 3 5 % r ed u ctio n   v s   Mi n Min .   -   T h r o u g h p u t i m p r o v ed   b y   2 . 4 %,  en er g y   d ec r ea s ed   p r o p o r tio n all y .   -   T h ese  r esu lts   ar co n s is te n w i th   co n te m p o r ar y   w o r k s   o n   e n e r g y - a w ar h y b r id   s ch ed u lin g   [ 1 5 ] ,   [ 1 7 ] ,   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ].     4 . 3   Resul t s   f o 1 2 0   V M s   ( s y n t het ic)   T ab le   8   s h o w s   th a B W OA ,   Min - M in ,   an d   Ma x - Mi n   ac h iev id e n tical  m a k e s p an   ( 3 3 . 0 2 0   s ) ,   th r o u g h p u ( 9 . 0 9   task s / s ) ,   en er g y   ( 0 . 1 2 1 2   k W h ) ,   an d   co s ( 0 . 0 3 5 7   USD)   f o r   1 2 0   VM s .   B W OA   m atc h es  th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.