基于量化特征的體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)設計

李鴻亮

(延安大學， 體育學院， 陜西， 延安 716000)

0 引言

當前，我國正處于改革醫(yī)療衛(wèi)生體制的重要時期，經(jīng)過不斷的努力，公立醫(yī)院的運行機制改革與管理體制改革都已經(jīng)初見成效。醫(yī)療保障制度越來越完善，衛(wèi)生服務體系越來越健全，基本藥物制度在各地都獲得了落實。相較于新醫(yī)改前，衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源的供需關系發(fā)展到了一個新的高度[1]。在發(fā)展與改革的進程中，一些新的沖突與矛盾開始逐漸顯現(xiàn)。例如:在體育健康領域中，衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源需求在不斷增加，然而相關管控機制并不完善，導致衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源的供給無法滿足需求；體育健康衛(wèi)生資源主要包括體育醫(yī)學教育、體育藥品器械生產(chǎn)以及用于體育活動的衛(wèi)生物質(zhì)基礎等。此外，相關衛(wèi)生機構不斷擴張其規(guī)模，忽略了關于衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源的分配問題，導致衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源結構分布不合理等[2]。由于體育健康醫(yī)療的衛(wèi)生需求一路攀升，多地衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源需求呈現(xiàn)供不應求的態(tài)勢，因此，很多學者設計相關資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)，以促進體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源的合理分配及監(jiān)控[3]。

在相關的資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)研究中，國外的學者提出基于多層次路由網(wǎng)絡的資源調(diào)度模型，從服務等級協(xié)議出發(fā)，盡可能地降低成本開銷，在一定程度上促進了資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的廣泛應用，而國內(nèi)的相關研究也得到了促進。例如:文獻[4]提出一種基于多目標優(yōu)化的C2組織平臺資源動態(tài)調(diào)度方法，通過構建數(shù)學模型，最大化完成任務質(zhì)量，最小化調(diào)整計劃代價，并利用非支配排序遺傳算法對該數(shù)學模型進行求解，從而實現(xiàn)資源動態(tài)調(diào)度,但這種方法用于體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度時，受到多目標影響，無法精準獲取資源信息特征，導致其資源信息準確性不高。文獻[5]提出一種基于改進蟻群算法的云計算用戶任務調(diào)度算法，在標準蟻群算法的基礎上對其進行改進，考慮各個數(shù)據(jù)節(jié)點的負載問題，解決虛擬機當中的任務調(diào)度，從而實現(xiàn)資源動態(tài)調(diào)度的快速響應。但這種方法用于體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度時，所能實現(xiàn)的流量監(jiān)控較小，并不能滿足較多的體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源信息。

因此，為了解決傳統(tǒng)研究中關于體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度性能較差的問題,從系統(tǒng)硬件與系統(tǒng)軟件構成兩方面分別進行設計，提升體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源信息的準確性、及時性以及信息的分析與共享能力，便于及時調(diào)度衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源，實現(xiàn)資源增值與共享服務。

1 設計基于量化特征的體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)硬件設計

基于量化特征的體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的硬件構成中，主要包括云平臺管理模塊、電源模塊以及衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源監(jiān)控模塊[6]。

1.1.1 云平臺管理模塊

云平臺管理模塊主要由機架式服務器、虛擬服務器、服務器架構以及各種云平臺接口構成。通過機架式服務器、虛擬服務器、服務器架構對所接入的云平臺進行管理[7]。

機架式服務器、虛擬服務器、服務器架構的具體描述與操作[8]如表1所示。

表1 具體描述與操作

在云平臺管理模塊中，機架式服務器也是部署虛擬服務器的架構平臺，各臺虛擬服務器均有其對應的機架式服務器，而同一個機架式服務器則在原理上對應著無數(shù)虛擬服務器，一般為8～10臺[9]。利用虛擬服務器可以對云平臺接口進行更新；利用機架式服務器可以對云平臺接口進行回收。服務器架構需要管理員手動控制，其時序圖如圖1所示。

1.1.2 電源模塊

電源模塊主要通過系統(tǒng)核心供電設備、DC-DC電源芯片、采集板、AFE電壓轉(zhuǎn)換芯片、ADS1299芯片、ADS12928芯片、增益放大器接口實現(xiàn)系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換與供電。電源模塊的模塊電路圖如圖2所示。

圖1 手動控制服務器架構時序圖

圖2 電源模塊的模塊電路圖

1.1.3 衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源監(jiān)控模塊

衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源監(jiān)控模塊主要負責收集以及監(jiān)控各個接入云平臺中的資源數(shù)據(jù)，以便后續(xù)的體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度[10]。該模塊主要通過物理機獲取衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源數(shù)據(jù)的負載、內(nèi)存、CPU相關數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源數(shù)據(jù)的收集與監(jiān)控。

衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源監(jiān)控模塊可以實現(xiàn)資源信息監(jiān)控的可視化，展示采集到的數(shù)據(jù)，便于用戶進行分析與查詢[11]。用戶在查看衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源監(jiān)控數(shù)據(jù)時的查詢操作具體如圖3所示。

圖3 查詢操作

1.2 系統(tǒng)軟件設計

基于量化特征的體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的軟件構成包括衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源調(diào)度軟件、數(shù)據(jù)庫模塊。

1.2.1 衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源調(diào)度

基于量化特征設計體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源調(diào)度軟件，通過衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源調(diào)度信息接收功能，獲取衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源調(diào)度信息的量化特征，并對體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源調(diào)度信息的量化特征進行有效分析[12]。體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源調(diào)度信息接收功能的主要執(zhí)行步驟如下:

首先,接收衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源調(diào)度請求信息并針對接收的調(diào)度請求信息進行分析與摘要。

其次,將分析與摘要結果發(fā)送至衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度功能。

最后,直接返回體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源調(diào)度請求信息界面。

當成功接收資源調(diào)度請求后，需要向衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度功能提交相關調(diào)度請求信息，包括調(diào)度請求的ID與其相應的任務列表。

衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度功能需要通過資源動態(tài)調(diào)度算法來實現(xiàn)。首先,需要計算當前體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源需求的調(diào)度變化量。假設體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源的總體負荷量用load(t)表示[13]，其計算公式為

(1)

其中，New(t)代表t時刻的衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源調(diào)度請求量,Now(t)代表t時刻處理中的衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源調(diào)度請求量,Wait(t)代表在緩沖器中存放的待處理的衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源調(diào)度請求量,c代表緩沖器啟動所需時間。

設在t時刻下系統(tǒng)剩余能夠處理衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源調(diào)度請求的資源量為Remain(t)，則t時刻衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源需求的調(diào)度變化量計算公式如下：

V(t)=load(t)-Remain(t)

(2)

其中，V(t)代表在t時刻衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源需求的調(diào)度變化量。

根據(jù)衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源需求的調(diào)度變化量對體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源進行動態(tài)調(diào)度。

體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度的具體流程如圖4所示。

圖4 體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度的具體流程

1.2.2 數(shù)據(jù)庫模塊

在數(shù)據(jù)庫模塊中,主要需要設計登錄信息表與體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源信息表。登錄信息表具體如表2所示。

表2 登錄信息表

體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源信息表如表3所示。

表3 體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源信息表

2 實驗研究與分析驗證

2.1 實驗方法與流程

利用本文設計的資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)進行體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度實驗，首先搭建系統(tǒng)的實驗網(wǎng)絡拓撲，如圖5所示。

圖5 搭建的實驗網(wǎng)絡拓撲

由圖5可見，實驗拓撲中包含3個Node節(jié)點、1個鏡像倉庫節(jié)點以及Master節(jié)點。為了實現(xiàn)基于量化特征的體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信，在實驗網(wǎng)絡拓撲的各個節(jié)點上分別部署通信Flannel服務，實現(xiàn)拓撲覆蓋網(wǎng)絡的構建。對于該資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的文件共享問題，在3個Node節(jié)點與鏡像倉庫節(jié)點上對FSGluster的服務端進行部署，并在3個Node節(jié)點上對FSGluster的客戶端進行部署，實現(xiàn)體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的持久化數(shù)據(jù)存儲與文件共享。

接著搭建該資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的實驗環(huán)境，包括硬件實驗環(huán)境與軟件實驗環(huán)境，具體如表4所示。

表4 衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的實驗環(huán)境

以搭建的實驗環(huán)境為基礎，進行體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源的動態(tài)調(diào)度。

同時，為了保證實驗的真實性與有效性，將傳統(tǒng)衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)，包括基于多目標優(yōu)化的資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)(文獻[4]方法)以及基于改進蟻群算法的資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)(文獻[5]方法)，與本文設計的基于量化特征的體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)進行對比實驗。通過對比實驗，比較各個資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源監(jiān)控性能。將體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源監(jiān)控曲線的覆蓋面積作為監(jiān)控性能優(yōu)劣的判斷依據(jù)，衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源監(jiān)控曲線的覆蓋面積越大，則表示衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的資源監(jiān)控性能越強。

2.2 實驗結果分析

傳統(tǒng)衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)與基于量化特征的體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的資源監(jiān)控性能對比結果如圖6所示。

圖6 不同系統(tǒng)下資源監(jiān)控性能對比結果

根據(jù)圖6中各個體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的資源監(jiān)控性能對比結果可知:基于多目標優(yōu)化的資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)，其體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源監(jiān)控曲線的覆蓋面積與其他實驗系統(tǒng)相比所占面積相對中等，說明該系統(tǒng)的資源監(jiān)控性能在實驗系統(tǒng)中保持中等；基于改進蟻群算法的資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)，其體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源監(jiān)控曲線的覆蓋面積與其他實驗衛(wèi)系統(tǒng)相比所占面積最小，說明該系統(tǒng)的資源監(jiān)控性能在實驗系統(tǒng)中最差；基于量化特征的體育健康資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)，其體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源監(jiān)控曲線的覆蓋面積與其他實驗系統(tǒng)中所占面積最高，說明該系統(tǒng)的體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源的監(jiān)控性能最優(yōu)。

3 總結

本文所設計的基于量化特征的體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)在一定程度上提升了衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源監(jiān)控性能，對于體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源的均衡調(diào)度具有重大意義。但當前所設計系統(tǒng)仍處于初期的試用階段，在未來研究中，還需對體育健康衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)資源動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的問題進行完善，以期進一步提高該系統(tǒng)的應用性能。