Cost-Efficient Scheduling of Streaming Applications in Apache Flink on Cloud

计算机科学 负载平衡(电力) 云计算 调度(生产过程) 分布式计算 流式处理 作业车间调度 实时计算 操作系统 地铁列车时刻表 数学优化 网格 几何学 数学
作者
Hongjian Li,Jianglin Xia,Wei Luo,Hai Fang
出处
期刊:IEEE Transactions on Big Data [IEEE Computer Society]
卷期号:9 (4): 1086-1101 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tbdata.2022.3233031
摘要

Stream processing has been gaining extensive attention in the past few years. Apache Flink is a new generation of distributed stream processing engines that can process a great deal of data in real-time with low latency. But the default scheduler of Flink adopts a random task scheduling strategy, which does not consider the cost and load balancing in the cloud environment. In this article, a cost-efficient task scheduling algorithm (CETSA) and a cost-efficient load balancing algorithm (LBA-CE) for Flink are proposed to reduce the job execution cost while optimizing load balancing. First, a cost-efficient model and a load balancing model based on Flink are constructed. Then, the core mechanism of Flink task scheduling is improved based on the cost-efficient model and the improved task scheduler is implemented. In addition, the concept of node adaptation is introduced into cost-efficient scheduling according to the load balancing model, ensuring that the cluster load is balanced as much as possible while reducing the cost in a heterogeneous cluster. Extensive experiments have been performed with Hibench's Wordcount and Fixwindow workloads in the cloud environment. The experimental results indicate that compared to the baseline scheduling algorithm, the proposed algorithms reduce the cost by about 37.9% and 20.2% on average, and the load deviation of the cluster is reduced by about 23.1% and 24.6% on average, respectively. In summary, the proposed algorithms in this paper can significantly reduce the cost of executing jobs and optimize the load balancing of the cluster in Flink.

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