2025年SEVC SCI2区，利用增强粒子群算法（MR-MPSO）优化MapReduce效率和降低复杂性，深度解析+性能实测

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1.摘要

大数据的迅猛增长带来了严峻的数据管理挑战，尤其是在数据分布不均的庞大数据库中。由于这种不匹配，传统软件系统的效率大打折扣，导致数据处理复杂且低效。为解决这一问题，本文提出了一种MapReduce-增强粒子群算法（MR-MPSO），MR-MPSO方法不仅有效提升了大规模数据集的管理能力，还解决了数据不平衡带来的复杂性问题。MR框架用于处理大规模数据任务，MR-MPSO则优化map和reduce函数。

2.MapReduce-Modified Particle Swarm Optimization (MR-MPSO)

传统基于MapReduce的优化方法在面对庞大数据处理任务时常常遇到挑战，而PSO因其能够在多个搜索区域之间有效导航，且在探索与开发之间取得平衡，成为一种流行选择。结合MapReduce的可扩展性和灵活性，使其成为大数据应用的理想工具。然而，PSO在MapReduce框架中的应用面临优化离散问题和资源分配时的困难。为此，本文提出了MR-MPSO，专为MapReduce大规模数据处理需求设计。

权重系数：
$$W(t)=W_{Start}-\left(\frac{W_{Start}--W_{End}}{\text{MaxIterations}}\right)\ast t$$

学习率：
$$c_1=c_{1,Start}-\frac{t}{\text{MaxIterations}}(c_{1,Start}-c_{1,End})$$
$$c_2=c_{2,Start}-\frac{t}{\text{MaxIterations}}\left(c_{2,Start}-c_{2,End}\right)$$

MR-MPSO算法主要目标是通过减少执行时间和提高吞吐量，同时保持I/O操作的一致性，从而提升MapReduce框架的性能，适应不同数据大小的需求。在传统MR配置中参数设置经常导致低效，特别是对于具有不同数据量和I/O需求的应用程序。通过动态调整关键的MR参数，如减少器的数量和数据分区技术，所提出的方法克服了这些困难。优化问题定义如下：

• 目标：减少执行时间，增加I/O；
• 约束：避免数据丢失或溢出，MR设置必须在可接受的范围内；
• 性能度量：吞吐量（MB/秒）、平均I/O速率、I/O速率标准差和总执行时间。

MR-MPSO算法通过进化迭代优化MapReduce的参数配置。每个粒子代表一个潜在的配置，初始时粒子随机初始化，在预定义的参数范围内搜索。每个粒子评估其位置的性能，并根据个体和全局最佳位置更新速度和位置。随着迭代的进行，粒子不断调整其位置，直到找到最优配置并完成MapReduce任务。

3.结果展示

4.参考文献

[1] Diwaker C, Hasanpuri V, Gulzar Y, et al. Optimizing MapReduce efficiency and reducing complexity with enhanced particle Swarm Optimization (MR-MPSO)[J]. Swarm and Evolutionary Computation, 2025, 95: 101917.

5.算法辅导·应用定制·读者交流