專利名稱：利用自適應(yīng)資源分配的自主系統(tǒng)管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及系統(tǒng)資源分配的領(lǐng)域，更具體地涉及經(jīng)由資源 分配以滿足可測(cè)量性能目標(biāo)的系統(tǒng)控制。
背景技術(shù)：
系統(tǒng)管理通常包括一個(gè)或多個(gè)資源分配步驟。良好的資源分配對(duì) 于維持系統(tǒng)的有效操作是必需的，并且通常不會(huì)導(dǎo)致昂貴的過(guò)度供應(yīng) (over-provisioning )或者會(huì)犧牲系統(tǒng)輸出品質(zhì)的供應(yīng)不足 (under-provisioning )。事實(shí)上，系統(tǒng)資源的有效分配是維持或超越 系統(tǒng)性能需要和目標(biāo)的重要部分?？梢苑峙涞馁Y源可包括但不限于中 央處理單元("CPU")、帶寬、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)庫(kù)句柄、線程和CPU 調(diào)度器優(yōu)先級(jí)、以及輸入/輸出("I/O")調(diào)度器優(yōu)先級(jí)。
分配資源的一個(gè)步驟包括限定系統(tǒng)工作的一個(gè)或多個(gè)理想目標(biāo)。 術(shù)語(yǔ)"目標(biāo)"用在這里是指一個(gè)或多個(gè)可測(cè)量的系統(tǒng)特性的一些函數(shù) 的最大化/最小化、實(shí)現(xiàn)這些函數(shù)的理想的上界/下界、或者試圖實(shí)現(xiàn) 這些函數(shù)的一些目標(biāo)值。這些特征可包括對(duì)系統(tǒng)資源利用的測(cè)量、關(guān) 于系統(tǒng)輸出的容量測(cè)量或品質(zhì)測(cè)量等等。當(dāng)目標(biāo)基于系統(tǒng)資源利用
時(shí)，資源之間的相依性可能非常重要；也就是說(shuō)， 一個(gè)資源的利用可
能取決于一個(gè)或多個(gè)其他資源的利用。
例如，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，用于在系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序的CPU 時(shí)間百分比(即，應(yīng)用程序的CPU利用)可能取決于將數(shù)據(jù)傳送至 該應(yīng)用程序所分配的網(wǎng)絡(luò)帶寬量。換言之，在該示例中，在計(jì)算機(jī)系
統(tǒng)中CPU利用和網(wǎng)絡(luò)帶寬是兩個(gè)互相依賴的資源。系統(tǒng)目標(biāo)常常關(guān) 于一個(gè)資源來(lái)表述。例如考慮具有兩個(gè)資源A和B的系統(tǒng)。如果資源 A按照以上限定的方式取決于資源B，那么通過(guò)改變資源B的分配， 可以間接地控制對(duì)資源A的利用。在以上示例中，資源可以凈皮等同地 交換，并且可經(jīng)由CPU資源的分配來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)帶寬利用。
給定具體資源的不同分配，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量來(lái)確定滿足目標(biāo) 的程度。這些測(cè)量可用于自適應(yīng)地"習(xí)得"系統(tǒng)資源與系統(tǒng)目標(biāo)之間的 關(guān)系(回想到系統(tǒng)目標(biāo)可直接取決于一些系統(tǒng)資源的利用)。系統(tǒng)中 資源與目標(biāo)之間的關(guān)系常常太復(fù)雜而不能先驗(yàn)地得知，并且難以(或 者像在隨機(jī)系統(tǒng)中一樣不可能)精確地獲得。從而，在決定系統(tǒng)中的 資源分配以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)時(shí)，習(xí)得的這些關(guān)系的估計(jì)在替代精確關(guān)系 時(shí)非常有用。
在復(fù)雜系統(tǒng)(精確來(lái)說(shuō)是需要控制方法的系統(tǒng))中，測(cè)量是"有 噪聲，，的(即，它們包括短時(shí)標(biāo)內(nèi)的隨機(jī)變化)，從而使它們?cè)谀撤N 程度上不精確。這些測(cè)量在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的示例包括具體處理的CPU 利用量以及具體處理的存儲(chǔ)器利用量。CPU利用測(cè)量可能在短時(shí)間段 上是"有噪聲，，的，因?yàn)樗鼈內(nèi)Q于(a)操作系統(tǒng)("OS")調(diào)度器 的復(fù)雜操作；(b)使用通常隨時(shí)間變化的CPU利用量的后臺(tái)系統(tǒng)處 理；以及(c )可能引起CPU利用的暫時(shí)波動(dòng)的不同的程序執(zhí)行狀態(tài)。
而且，獲得測(cè)量通常會(huì)擾動(dòng)系統(tǒng)。例如，考慮獲得給定具體資源 分配的系統(tǒng)品質(zhì)的測(cè)量的示例。建立系統(tǒng)資源與品質(zhì)之間的關(guān)系的模 型可能需要將系統(tǒng)設(shè)定為許多不同的資源分配水平。然而，通過(guò)改變 資源分配水平而擾動(dòng)系統(tǒng)(特別是重復(fù)進(jìn)行時(shí))可能導(dǎo)致系統(tǒng)中一個(gè) 或多個(gè)從屬數(shù)量(包括算入目標(biāo)函數(shù)的系統(tǒng)測(cè)量)的動(dòng)蕩。
用于系統(tǒng)管理的其他方法常常存在一個(gè)或多個(gè)以下缺點(diǎn) (0自組織(ad-hoc):在多種方法中，資源之間的關(guān)系既不 已知又未進(jìn)行估計(jì)。在這種系統(tǒng)的操作中，資源分配決策會(huì)產(chǎn)生意外 的效果。在這種情況下，沒有考慮改變一個(gè)資源對(duì)一個(gè)或多個(gè)其他資
源的影響的資源分配決策可稱為"自組織"。
(ii)非自適應(yīng)其他方法可能試圖考慮資源之間的關(guān)系(例如在 假設(shè)關(guān)系結(jié)構(gòu)的經(jīng)典的基于最優(yōu)化資源分配方法中)，但是沒有響應(yīng)系 統(tǒng)操作的變化。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供了一種資源分配方法。該方法包括 以下步驟估計(jì)至少 一 個(gè)受控資源與至少 一 個(gè)從屬參數(shù)之間的關(guān)系； 以及調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)受控資源的資源分配，以實(shí)現(xiàn)關(guān)于所述至少一 個(gè)從屬參數(shù)方面表述的理想的系統(tǒng)目標(biāo)。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種機(jī)器可讀介質(zhì)，在其上存儲(chǔ) 有供處理器執(zhí)行的指令用以執(zhí)行資源分配方法。該方法包括以下步 驟估計(jì)至少一個(gè)受控資源與至少一個(gè)從屬參數(shù)之間的關(guān)系；以及調(diào) 節(jié)所述至少一個(gè)受控資源的資源分配，以實(shí)現(xiàn)關(guān)于所述至少一個(gè)從屬 參數(shù)表述的理想的系統(tǒng)目標(biāo)。
在本發(fā)明的又一方面中，提供了一種資源分配系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括 系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器用于(a)估計(jì)至少一個(gè)受控資源與至 少一個(gè)從屬參數(shù)之間的關(guān)系；以及(b)調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)受控資源 的資源分配，以實(shí)現(xiàn)關(guān)于所述至少一個(gè)從屬參數(shù)表述的理想的系統(tǒng)目 標(biāo)》


通過(guò)參照以下結(jié)合附圖的描述可理解本發(fā)明，在附圖中相同的附 圖標(biāo)記表示相同的元件，其中
圖l表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，本發(fā)明的示例性方法在應(yīng) 用于具體處理時(shí)針對(duì)最初三次迭代的示例性演變；
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的資源分配的示例性方法 的流程圖；并且
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，調(diào)節(jié)至少一個(gè)受控資源的資源分配以實(shí)現(xiàn)關(guān)于至少一個(gè)從屬參數(shù)表述的理想的系統(tǒng)目標(biāo)的示 例性方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。為了清楚起見，在本說(shuō)明書 中沒有描述實(shí)際實(shí)施的所有特征。當(dāng)然應(yīng)理解，在任何這樣的實(shí)際實(shí) 施方式的開發(fā)中，必須進(jìn)行眾多的具體實(shí)施決策來(lái)實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體 目標(biāo)，例如符合系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)的約束，這些約束隨著實(shí)施而有 所不同。而且應(yīng)理解，這樣的開發(fā)工作可能復(fù)雜而耗時(shí)，但仍然是從 本公開受益的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所采取的慣常手段。
雖然本發(fā)明容許各種修改和替代形式，但其具體實(shí)施方式
已經(jīng)在 附圖中以實(shí)施例的方式示出并且在本文中進(jìn)行了詳細(xì)描述。然而應(yīng)理
定形式，'而是相丄:本i明旨在覆』落在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā) 明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同和替代。 應(yīng)理解，本文描述的系統(tǒng)和方法可以以硬件、軟件、固件、專用 處理器或它們的組合的各種形式實(shí)施。具體地說(shuō)，本發(fā)明的至少一部 分優(yōu)選地實(shí)施為包括程序指令的應(yīng)用程序，這些程序指令有形地包括
在一個(gè)或多個(gè)程序存儲(chǔ)裝置(例如，硬盤、磁性軟盤、RAM、 ROM、 CDROM等)上，并且可由任何包括適當(dāng)架構(gòu)的裝置或機(jī)器(例如具 有處理器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口的通用數(shù)字計(jì)算機(jī))執(zhí)行。要進(jìn)一 步理解的是，由于在附圖中描述的一些構(gòu)成系統(tǒng)元件和處理步驟優(yōu)選 地在軟件中實(shí)施，所以系統(tǒng)模塊之間的連接(或者方法步驟的邏輯流) 可以根據(jù)對(duì)本發(fā)明編程的方法而不同。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在受到本 文的教導(dǎo)后將能夠構(gòu)想出本發(fā)明的這些和類似的實(shí)施。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，提出了一種新型的系統(tǒng)控制器， 該系統(tǒng)控制器同時(shí)執(zhí)行以下步驟
(a)習(xí)得受控資源與從屬參數(shù)之間的關(guān)系。在一些受控系統(tǒng)中， 系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)關(guān)于從屬參數(shù)來(lái)表述；并且 (b)調(diào)節(jié)受控資源的資源分配，以將系統(tǒng)驅(qū)向理想的目標(biāo)點(diǎn)。 這兩個(gè)步驟的同時(shí)實(shí)現(xiàn)是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別之處。另夕卜， 所述方法能夠在需要的狀態(tài)最小(即，在軟件實(shí)施中存儲(chǔ)器開銷最少， 或者在模擬實(shí)施中元件復(fù)雜性最小)并且很少或者不會(huì)對(duì)運(yùn)行的系統(tǒng) 造成擾動(dòng)的情況下有效地操作。
本文所述的資源分配方法可以應(yīng)用于本領(lǐng)域技術(shù)人員所構(gòu)想的 多種系統(tǒng)中的任一種。僅僅是為了例示的目的，本文所述的示例性系 統(tǒng)涉及到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。然而應(yīng)理解，本發(fā)明不未受到限制而是可應(yīng)用 于任何可以控制的系統(tǒng)，包括但不限于制造系統(tǒng)、邏輯系統(tǒng)和化學(xué)系 統(tǒng)。
本文所述的發(fā)明可應(yīng)用于調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)可控資源的分配以實(shí) 現(xiàn)理想的系統(tǒng)響應(yīng)(即目標(biāo))的任何情況。另外，本發(fā)明不依賴于資 源和目標(biāo)關(guān)系的現(xiàn)有已知模型。
我們首先概述在本發(fā)明中使用的一些術(shù)語(yǔ)。我們假設(shè)復(fù)雜系統(tǒng)采 用至少兩個(gè)用于執(zhí)行應(yīng)用程序的資源。 一個(gè)資源在本文中稱為受控資 源。受控資源是復(fù)雜系統(tǒng)的用戶控制其利用的資源。從屬參數(shù)是用于 測(cè)量系統(tǒng)滿足或接近理想目標(biāo)的程度的可測(cè)量的系統(tǒng)特性。如果受控 資源算入目標(biāo)函數(shù)，那么它也可以是從屬參數(shù)。另一系統(tǒng)資源(即，
除受控資源之外的系統(tǒng)資源)的利用水平可以是從屬參數(shù)，在這種情 況下該另一系統(tǒng)資源可等同地稱為從屬資源。從屬參數(shù)的值取決(至 少部分取決)于受控資源的分配。我們用術(shù)語(yǔ)"目標(biāo)"來(lái)總體指任何可 測(cè)量的性能目標(biāo)，它們可以關(guān)于最小化、最大化、或者使具有可包括 受控資源和從屬參數(shù)在內(nèi)的參數(shù)的目標(biāo)函數(shù)的一些理想水平周圍的 誤差最小化來(lái)表述。本發(fā)明的示例性實(shí)施方式在受控資源與從屬參數(shù) 之間建立了我們稱之為模型的估計(jì)關(guān)系。
我們提出用于在復(fù)雜系統(tǒng)中自適應(yīng)地習(xí)得一個(gè)以上的受控資源 與一個(gè)以上的從屬參數(shù)之間的關(guān)系的示例性方法，其中關(guān)于目標(biāo)滿足 程度的數(shù)據(jù)可能是有噪聲(即，不精確)的。該關(guān)系可用于例如確定 受控資源的優(yōu)選分配以實(shí)現(xiàn)關(guān)于從屬參數(shù)測(cè)得的性能目標(biāo)。本文所述
的示例性方法是有效的并且需要最少的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，因此可以在復(fù)雜系 統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制中特別有用，在該復(fù)雜系統(tǒng)中資源必須在相對(duì)較短的時(shí) 間中分配。該方法在應(yīng)用于其中變更資源分配會(huì)明顯造成系統(tǒng)擾動(dòng)的 系統(tǒng)時(shí)相比現(xiàn)有技術(shù)特別優(yōu)選。由于該方法在需要調(diào)節(jié)受控資源分配 的次數(shù)方面非常經(jīng)濟(jì)，所以這些改變的負(fù)面影響比現(xiàn)有方法要小。
模型(即，受控資源與從屬參數(shù)之間的估計(jì)關(guān)系)可以被初始化 為簡(jiǎn)單的線性函數(shù)或者一些其他預(yù)設(shè)函數(shù)。在方法的每次迭代(即， 步驟)中，設(shè)定受控資源分配，并在該受控資源分配中獲得從屬參數(shù) 的一個(gè)以上的樣本測(cè)量結(jié)果，從而習(xí)得受控資源分配與從屬參數(shù)之間 的關(guān)系。如果獲取多于一個(gè)的樣本，那么樣本可以按照減少噪聲或不 精確數(shù)據(jù)的影響的方式進(jìn)行組合(例如，樣本平均、低通過(guò)濾)。受 控資源分配和從屬參數(shù)測(cè)量形成元組。
在測(cè)量從屬參數(shù)之后，元組(即，受控資源分配、從屬參數(shù)測(cè)量)
是在實(shí)數(shù)的n維空間(Rn)中的數(shù)據(jù)點(diǎn)。通過(guò)添加該元組而更新;f莫型。 在一優(yōu)選實(shí)施方式中，在先記錄的元組列表可通過(guò)線段連接以形成適 用作模型的分段線性函數(shù)。然而，任何時(shí)候都只需要存儲(chǔ)分段線性模 型的這些元組中的少數(shù)元組。例如，當(dāng)目標(biāo)包括試圖實(shí)現(xiàn)隨著受控資 源單調(diào)變化的單個(gè)從屬參數(shù)的特定利用水平(本文稱為"目標(biāo)水平，，) 時(shí)，只需要在目標(biāo)水平的任一側(cè)上存儲(chǔ)兩個(gè)元組，即下界和上界(即， 具有小于目標(biāo)的最大觀察從屬參數(shù)測(cè)量的元組，以及具有大于目標(biāo)的
最小觀察從屬參數(shù)測(cè)量的元組)。然后所述方法將選擇預(yù)測(cè)產(chǎn)生具有 介于當(dāng)前上界和下界之間的從屬參數(shù)測(cè)量的新元組的新受控資源分 配。從而新分配在下一次迭代之后應(yīng)變?yōu)樯辖缁蛳陆?。在上述?shí)施例 中，在每個(gè)步驟兩個(gè)界限之間的距離減小，因?yàn)樵摲椒ㄓ?jì)算的點(diǎn)相繼 地更加靠近目標(biāo)水平。
圖1示出了本發(fā)明的示例性方法在應(yīng)用于具體處理時(shí)針對(duì)最初 三次迭代(即，(a)、 (b)和(c))的示例性演變100。圖1示出 了函數(shù)C (B)在每次迭代的分段線性估計(jì)。Ci是目標(biāo)值。LB是每 次迭代的下界，UB是每次迭代的上界。
在達(dá)到停止準(zhǔn)則時(shí)，提供受控資源的最佳值以用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。停 止準(zhǔn)則可包括但不限于距目標(biāo)值的預(yù)定距離、迭代的最大次數(shù)、經(jīng)過(guò) 的最大實(shí)際時(shí)間量等等。
為了簡(jiǎn)便，我們提出了本發(fā)明的示例性方法用于處置流處理(例 如，流化多媒體數(shù)據(jù))的計(jì)算系統(tǒng)，但這并不構(gòu)成限制。本發(fā)明的另 一應(yīng)用可包括在邏輯系統(tǒng)或制造系統(tǒng)中的容量分配。在這些系統(tǒng)中， 受控資源是添加到系統(tǒng)的容量水平。從屬參數(shù)是可觀察到的邏輯系統(tǒng) 或制造系統(tǒng)的品質(zhì)水平，但是實(shí)時(shí)測(cè)量可能不精確。該系統(tǒng)的示例性 目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一組理想的系統(tǒng)處理容量分配。另一目標(biāo)可包括滿足響應(yīng) 時(shí)間目標(biāo)。本發(fā)明的又一應(yīng)用可以用于化學(xué)生產(chǎn)和處理系統(tǒng)中。
現(xiàn)在我們考慮由在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上為主的一組處理(例如， 一些數(shù)據(jù) 處理程序的運(yùn)行實(shí)例)組成的典型的計(jì)算系統(tǒng)。在該示例性應(yīng)用中，
受控資源是網(wǎng)絡(luò)帶寬，從屬資源是CPU，目標(biāo)是在該節(jié)點(diǎn)上共享的 CPU的目標(biāo)數(shù)。
與明確地估計(jì)許多受控資源和每個(gè)從屬參數(shù)之間的關(guān)系相比，所 述方法僅建立了在每個(gè)受控資源與從屬參數(shù)值之間的估計(jì)關(guān)系。這種 近似使該方法可以非常迅速并且所需的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)最少。受控資源上的
迭代以以下兩種方式影響系統(tǒng)(a)通過(guò)限制可用的受控資源的總 量，以及(b)通過(guò)測(cè)量中的噪聲。
更具體地說(shuō)，系統(tǒng)的目標(biāo)取決于每個(gè)從屬參數(shù)與受控資源之間的 未知關(guān)系。描述這些關(guān)系中的每一個(gè)的映射迭代地構(gòu)成，并且通過(guò)檢 查導(dǎo)向更接近理想值的目標(biāo)度量值的方向來(lái)確定資源水平的下一個(gè) 值。
在每次迭代中，在受控資源的當(dāng)前分配獲取從屬參數(shù)的樣本測(cè)量 結(jié)果。由于這些測(cè)量可能是有噪聲的，所以可獲取多個(gè)測(cè)量。利用統(tǒng) 計(jì)學(xué)技術(shù)(例如從一組隨機(jī)測(cè)量確定期望值)，可以獲得單個(gè)期望值。 該技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例是除去界外值(即，距測(cè)量平均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差多 于給定數(shù)量的測(cè)量)，然后獲取剩余值的平均數(shù)。
然后使用期望值來(lái)更新模型。期望值調(diào)節(jié)分段線性函數(shù)，從而在 模型函數(shù)中包括新的點(diǎn)(即，受控資源目標(biāo)值對(duì))。換言之，分段線 性函數(shù)的斜率不同的分段數(shù)等于迭代的次數(shù)加1。
對(duì)于許多目標(biāo)函數(shù)，每個(gè)處理只需要存儲(chǔ)兩個(gè)點(diǎn)，因?yàn)殛P(guān)系函數(shù) 的一個(gè)分段會(huì)包含處于其下限和上限內(nèi)的目標(biāo)值。在本實(shí)施例的每次 迭代中，將通過(guò)更接近目標(biāo)值的新點(diǎn)來(lái)更新上限或下限。因此，有效 分段的兩個(gè)極值之間的距離會(huì)在每個(gè)步驟縮短。
設(shè)Ci (Bi)為相同值i的未知關(guān)系函數(shù)的平滑估計(jì)(例如，期望 值)。那么Bi代表受控資源的值。用符號(hào)F (B)給出取決于未知關(guān) 系Ci (Bi)的目標(biāo)函數(shù)。該目標(biāo)函數(shù)可包括n個(gè)不同分量iy...n，每 個(gè)分量由所述方法習(xí)得的自身關(guān)系為Ci (Bi)。
下面是所述方法的示例性實(shí)施方式中的方法步驟，其中目標(biāo)函數(shù) 試圖實(shí)現(xiàn)對(duì)于從屬參數(shù)的目標(biāo)值，在這種情況下稱為Cj。
(1) 初始化目標(biāo)值由n維向量T表示。設(shè)定迭代計(jì)數(shù)j-l。 將初始受控資源值設(shè)定為給定的起始點(diǎn)Bi，或者如果不提供初始點(diǎn)， 就對(duì)于每個(gè)i=l，...n設(shè)為B產(chǎn)最大受控資源容量/n。對(duì)于所有的 i-l，...n，限定初始值Ci (LB (i) ) =0并且Q ( UB (i) )=1。
(2) 主循環(huán)在沒有達(dá)到停止準(zhǔn)則時(shí)，重復(fù)
(a) 利用當(dāng)前向量B對(duì)每個(gè)i的使用水平取樣。對(duì)于每個(gè) 處理i-l，...n，將Ci ( Bi)設(shè)定為處理i的平滑使用水平或期望使用水 平。
(b) 對(duì)于每個(gè)i=l，".n，如果Ci (j) (Bi (j) ) >Ti (目 標(biāo)值)，那么設(shè)定UB(i)-j。相反，如果Ci(j) (Bi(j) ) <t—i， 那么設(shè)定LB (i) =j。
(c) 方向測(cè)定確定搜索方向Gj (b)，使得Gj (b) = (C (j) (B (j) ) -T) *Z (j) = (C (j) (B (j))畫T"M (j)，其
中M是在朝向目標(biāo)值T的方向估算的分段線性函數(shù)C(B)的斜率向 量。也就是說(shuō)，如果對(duì)于處理i,當(dāng)前迭代計(jì)數(shù)j是上界，那么Mi(j) 是點(diǎn)d (j) (B (j))與Ci (LB (i) ) (B (LB (i)))之間的 分段的梯度。即，對(duì)于一些有效分段k， Mi(j)=Ai(k)。相反，如
果j-LB (i)，那么Mi (j)是點(diǎn)Ci (j) (B (j))與Ci (UB (i)) (B (UB (i)))之間的分段的梯度。
(d) 牛頓步牛頓步由與Hessian的范數(shù)成比例的梯度給 出。由于我們將目標(biāo)函數(shù)建模為在處理中可以分離，所以對(duì)于每次應(yīng) 用i， Hessian的范數(shù)由在有效分段處估算的目標(biāo)函數(shù)F (j) (B)的 二階導(dǎo)數(shù)給出。這是非常廉價(jià)并迅速的計(jì)算。
(e) 步長(zhǎng)計(jì)算對(duì)于一些標(biāo)量常數(shù)v和w，使用單步或發(fā) 散級(jí)數(shù)步，S (j) =w/ (j+v)。
(f) 更新設(shè)定B (j+1) =B (j) -G (j) (B) *S (j)， 并且設(shè)定j叫+l。
圖2示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的流程圖。(在205處)估 計(jì)至少一個(gè)受控資源與至少 一個(gè)從屬參數(shù)之間的關(guān)系。該關(guān)系可以確 定所述至少一個(gè)受控資源的不同分配如何影響所述至少一個(gè)從屬參 數(shù)。調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)受控資源的資源分配以實(shí)現(xiàn)關(guān)于所述至少一個(gè) 從屬參數(shù)表述的理想的系統(tǒng)目標(biāo)。
圖3示出了調(diào)節(jié)至少一個(gè)受控資源的資源分配以實(shí)現(xiàn)關(guān)于至少 一個(gè)從屬參數(shù)表述的理想的系統(tǒng)目標(biāo)的示例性方法的流程圖。(在305 處)設(shè)定至少一個(gè)受控資源的當(dāng)前分配。(在310處)獲得在當(dāng)前分 配下的至少一個(gè)從屬參數(shù)的至少一個(gè)樣本測(cè)量結(jié)果。(在315處)將 至少一個(gè)樣本測(cè)量結(jié)果與當(dāng)前分配組合以形成元組。(在320處)基 于至少一個(gè)在先元組確定新分配。(在325處)重復(fù)在先步驟(305 至320 )直到元組滿足停止準(zhǔn)則。
方式進(jìn)行修改和實(shí)踐。另外，除了在以下權(quán)利要求中所述的以外，并 未旨在對(duì)本文所示的結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)進(jìn)行限制。因此明顯的是，以 上公開的具體實(shí)施方式
可以進(jìn)行變更或修改，所有這些變型都認(rèn)為落 在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。因此本文尋求的保護(hù)在以下權(quán)利要求中進(jìn) 行闡述。
權(quán)利要求
1、一種資源分配方法，該方法包括以下步驟估計(jì)至少一個(gè)受控資源與至少一個(gè)從屬參數(shù)之間的關(guān)系；以及調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)受控資源的資源分配，以實(shí)現(xiàn)關(guān)于所述至少一個(gè)從屬參數(shù)表述的理想的系統(tǒng)目標(biāo)。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，估計(jì)步驟和調(diào)節(jié)步驟同時(shí)進(jìn)行。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，估計(jì)步驟和調(diào)節(jié)步驟順序進(jìn)行。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，重復(fù)估計(jì)步驟和調(diào)節(jié)步驟。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述資源分配包括對(duì)在計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)、制造系統(tǒng)、邏輯系統(tǒng)或化學(xué)系統(tǒng)的至少一個(gè)中的至少一個(gè) 資源的分配。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述至少一個(gè)受控資源、 所述至少一個(gè)從屬參數(shù)或理想的系統(tǒng)目標(biāo)中的至少一個(gè)受到噪聲或 隨機(jī)變化中的至少一個(gè)的影響。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)受 控資源的資源分配以實(shí)現(xiàn)關(guān)于所述至少一個(gè)從屬參數(shù)表述的理想的 系統(tǒng)目標(biāo)的步驟包括(a) 設(shè)定所述至少一個(gè)受控資源的當(dāng)前分配；(b) 獲得在當(dāng)前分配下所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的至少一個(gè)樣本 測(cè)量結(jié)果；(c) 將所述至少一個(gè)樣本測(cè)量結(jié)果與當(dāng)前分配組合以形成元組；(d) 基于至少一個(gè)在先元組確定新分配；以及(e) 重復(fù)步驟(a)、 (b)、 (c)和(d)，直到元組滿足停 止準(zhǔn)則。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述基于元組確定新分配 的步驟(d)包括 重復(fù)步驟(c)以形成多個(gè)元組； 基于所述多個(gè)元組確定新分配。
9、 .如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述停止準(zhǔn)則包括以下之距目標(biāo)利用水平的預(yù)定距離； 迭代的最大次數(shù)；或者 經(jīng)過(guò)的最大實(shí)際時(shí)間量。
10、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，理想的系統(tǒng)目標(biāo)包括以下之一所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的理想利用水平； 所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的所述理想利用水平與實(shí)際利用水平之 間的距離度量的最小化；所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的最大化；或者 所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的最小化。
11、 一種機(jī)器可讀介質(zhì)，在其上存儲(chǔ)有供處理器執(zhí)行的指令用以 執(zhí)行資源分配方法，該方法包括以下步驟估計(jì)至少一個(gè)受控資源與至少一個(gè)從屬參數(shù)之間的關(guān)系；以及 調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)受控資源的資源分配，以實(shí)現(xiàn)關(guān)于所述至少一 個(gè)從屬參數(shù)表述的理想的系統(tǒng)目標(biāo)。
12、 如權(quán)利要求11所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，估計(jì)步驟和調(diào) 節(jié)步驟同時(shí)進(jìn)行。
13、 如權(quán)利要求11所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，估計(jì)步驟和調(diào) 節(jié)步驟順序進(jìn)行。
14、 如權(quán)利要求11所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，重復(fù)估計(jì)步驟 和調(diào)節(jié)步驟。
15、 如權(quán)利要求11所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，所述資源分配 包括對(duì)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、制造系統(tǒng)、邏輯系統(tǒng)或化學(xué)系統(tǒng)的至少一個(gè)中 的至少一個(gè)資源的分配。
16、 如權(quán)利要求11所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，所述至少一個(gè) 受控資源、所述至少一個(gè)從屬參數(shù)或理想的系統(tǒng)目標(biāo)中的至少一個(gè)受 到噪聲或隨機(jī)變化中的至少一個(gè)的影響。
17、 如權(quán)利要求11所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，所述調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)受控資源的資源分配以實(shí)現(xiàn)關(guān)于所述至少一個(gè)從屬參數(shù)表 述的理想的系統(tǒng)目標(biāo)的步驟包括(a) 設(shè)定所述至少一個(gè)受控資源的當(dāng)前分配；(b) 獲得在當(dāng)前分配下所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的至少一個(gè)樣本 測(cè)量結(jié)果；(c )將所述至少一個(gè)樣本測(cè)量結(jié)果與當(dāng)前分配組合以形成元組；(d) 基于至少一個(gè)在先元組確定新分配；以及(e) 重復(fù)步驟(a) 、 (b) 、 (c)和(d)，直到元組滿足停 止準(zhǔn)則。
18、 如權(quán)利要求17所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，所述基于元組 確定新分配的步驟(d)包括重復(fù)步驟(c)以形成多個(gè)元組； 基于所述多個(gè)元組確定新分配。
19、 如權(quán)利要求17所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，所述停止準(zhǔn)則 包括以下之一距目標(biāo)利用水平的預(yù)定距離； 迭代的最大次數(shù)；或者 經(jīng)過(guò)的最大實(shí)際時(shí)間量。
20、 如權(quán)利要求11所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，理想的系統(tǒng)目 標(biāo)包括以下之一所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的理想利用水平；所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的所述理想利用水平與實(shí)際利用水平之 間的距離度量的最小化；所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的最大化；或者 所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的最小化。
21、 一種資源分配系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器用于執(zhí)行以下步驟(a)估計(jì)至少 一個(gè)受控資源與至少一個(gè)從屬參數(shù)之間的關(guān)系；以及(b)調(diào)節(jié)所述 至少 一個(gè)受控資源的資源分配，以實(shí)現(xiàn)關(guān)于所述至少 一個(gè)從屬參數(shù)表 述的理想的系統(tǒng)目標(biāo)。
22、 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括 包括中央處理單元(CPU)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作地連接到所述系統(tǒng)控制器；其中所述系統(tǒng)控制器調(diào)節(jié)所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中CPU的資源分配。
23、 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括 能夠控制所述至少一個(gè)受控資源的復(fù)雜系統(tǒng)。
24、 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述復(fù)雜系統(tǒng)包括制造 系統(tǒng)、邏輯系統(tǒng)或化學(xué)系統(tǒng)中的一個(gè)。
25、 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器同時(shí)進(jìn) 行估計(jì)步驟和調(diào)節(jié)步驟。
26、 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器順序進(jìn) 行估計(jì)步驟和調(diào)節(jié)步驟。
27、 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)受控資源、 所述至少一個(gè)從屬參數(shù)或理想的系統(tǒng)目標(biāo)中的至少一個(gè)受到噪聲或 隨機(jī)變化中的至少一個(gè)的影響。
28、 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，理想的系統(tǒng)目標(biāo)包括以 下之一所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的理想利用水平；所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的所述理想利用水平與實(shí)際利用水平之 間的距離度量的最小化；所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的最大化；或者 所述至少一個(gè)從屬參數(shù)的最小化。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種資源分配的示例性方法。估計(jì)至少一個(gè)受控資源與至少一個(gè)從屬參數(shù)之間的關(guān)系(205)。調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)受控資源的資源分配以實(shí)現(xiàn)關(guān)于所述至少一個(gè)從屬參數(shù)表述的理想的系統(tǒng)目標(biāo)(210)。
文檔編號(hào)G06F9/50GK101356502SQ200680050511
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2006年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月6日
發(fā)明者D·潘達(dá)拉基斯, J·L·希爾伯, L·溫特 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司