專利名稱：一種優(yōu)化多任務(wù)間通信能耗的作業(yè)調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)機(jī)群中多任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，特別是對具有依賴關(guān)系的任務(wù)間通信進(jìn)行管理，具體是指一種優(yōu)化多任務(wù)間通信能耗的作業(yè)調(diào)度方法。屬于計(jì)算機(jī)機(jī)群系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機(jī)群(cluster)系統(tǒng)是互相連接的多個(gè)獨(dú)立計(jì)算機(jī)的集合，這些計(jì)算機(jī)可以是單機(jī)或多處理器系統(tǒng)(PC、工作站或SMP)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有自己的存儲器、I/O設(shè)備和操作系統(tǒng)。 機(jī)群對用戶和應(yīng)用來說是一個(gè)單一的系統(tǒng)，它可以提供低價(jià)高效的高性能環(huán)境和快速可靠的服務(wù)。機(jī)群以其卓越的性能價(jià)格比和良好的擴(kuò)展性成為了當(dāng)今高性能計(jì)算的主流體系結(jié)構(gòu)。作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)將機(jī)群計(jì)算環(huán)境中的計(jì)算資源整合起來，合理調(diào)度作業(yè)，充分利用機(jī)群計(jì)算資源，提高系統(tǒng)的利用率。因此成為機(jī)群計(jì)算環(huán)境的核心和靈魂。近幾年來，有關(guān)作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)的研究主要集中在提高性能和降低能耗兩個(gè)方面。機(jī)群中作業(yè)運(yùn)行耗能主要包括作業(yè)運(yùn)行在處理器上的計(jì)算耗能和處理期間作業(yè)通信耗能。對于通信密集型作業(yè)，后者占據(jù)了相當(dāng)大的比重。目前，大部分的以降能耗為目的的作業(yè)調(diào)度方法集中在如何降低作業(yè)運(yùn)行過程中的處理器耗能，而忽略了作業(yè)間的通信耗能。鑒于此，本發(fā)明設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種計(jì)算機(jī)機(jī)群中多任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，特別是對具有依賴關(guān)系的多任務(wù)間通信進(jìn)行管理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種優(yōu)化多任務(wù)間通信能耗的作業(yè)調(diào)度方法，具體而言是一種在計(jì)算機(jī)機(jī)群系統(tǒng)中，對具有多任務(wù)間通信特征的作業(yè)進(jìn)行調(diào)度的方法，用于解決具有依賴關(guān)系的多任務(wù)間通信因不能完全并發(fā)而進(jìn)行通信資源爭奪，進(jìn)而使得并行應(yīng)用程序調(diào)度周期增加，系統(tǒng)能耗增大的問題。首先定義如下定義1 在DAG(Directed Acyclic Graph，即有向無環(huán)圖)圖中，如果某項(xiàng)任務(wù)的運(yùn)行依賴于另外一項(xiàng)任務(wù)的計(jì)算結(jié)果，則稱該另外一項(xiàng)任務(wù)為該某項(xiàng)任務(wù)的前驅(qū)任務(wù)，該某項(xiàng)任務(wù)為該另外一項(xiàng)任務(wù)的后繼任務(wù)。沒有前驅(qū)任務(wù)的任務(wù)稱為源點(diǎn)(source)任務(wù)，沒有后繼任務(wù)的任務(wù)稱為匯點(diǎn)(sink)任務(wù)。因此一個(gè)任務(wù)可以有0或1或多個(gè)前驅(qū)任務(wù)；同樣，一個(gè)任務(wù)可以有0或1或多個(gè)后繼任務(wù)。標(biāo)準(zhǔn)的DAG圖有且僅有一個(gè)源點(diǎn)任務(wù)和一個(gè)匯點(diǎn)任務(wù)。根據(jù)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下將用戶提交的并行應(yīng)用程序(作業(yè))劃分為若干個(gè)獨(dú)立的子任務(wù)，分配到機(jī)群的不同節(jié)點(diǎn)上。位于不同節(jié)點(diǎn)上的任務(wù)間通信遵循下述調(diào)度方法。本發(fā)明的調(diào)度步驟為
步驟一將用戶提交的作業(yè)劃分為具有依賴關(guān)系的多個(gè)獨(dú)立任務(wù)，即形成標(biāo)準(zhǔn) DAG圖模型。步驟二 根據(jù)DAG圖獲知任務(wù)的前驅(qū)、后繼信息，為每個(gè)任務(wù)設(shè)置一個(gè)信息表和一個(gè)通信隊(duì)列。信息表包括該任務(wù)的前驅(qū)任務(wù)、后繼任務(wù)、前驅(qū)任務(wù)運(yùn)行完成標(biāo)識位和前驅(qū)任務(wù)與該任務(wù)通信完成標(biāo)識位。通信隊(duì)列中存放等待與該任務(wù)通信的前驅(qū)任務(wù)。步驟三當(dāng)系統(tǒng)中某任務(wù)A運(yùn)行完成時(shí)，如任務(wù)A沒有后繼任務(wù)表示該作業(yè)運(yùn)行完畢。否則將其后繼任務(wù)的信息表中任務(wù)A的運(yùn)行完成標(biāo)識位置1，同時(shí)將該任務(wù)A插入其后繼任務(wù)的通信隊(duì)列中。步驟四對于某任務(wù)B，若當(dāng)前通信鏈路空閑，從通信隊(duì)列中依次調(diào)度任務(wù)B的前驅(qū)任務(wù)與任務(wù)B進(jìn)行通信。通信完成后將任務(wù)B的信息表中相應(yīng)前驅(qū)任務(wù)通信完成標(biāo)識位置1。步驟五當(dāng)某任務(wù)的信息表中所有通信完成標(biāo)志位均為1時(shí)，開始運(yùn)行該任務(wù)。本發(fā)明一種優(yōu)化多任務(wù)間通信能耗的作業(yè)調(diào)度方法，其優(yōu)勢在于(1)目前大部分以降功耗為目的的作業(yè)調(diào)度方法，只考慮任務(wù)在處理器上運(yùn)行產(chǎn)生的能耗，而忽視了分配到不同處理器上的任務(wù)間通信產(chǎn)生的能耗。本發(fā)明中的方法彌補(bǔ)了這一不足。(2)本發(fā)明中提出的通信隊(duì)列使得任務(wù)間有序通信，保證了最小的作業(yè)調(diào)度長度(schedule length), 從而達(dá)到低功耗的目的。


圖1是用戶提交的作業(yè)劃分后形成的標(biāo)準(zhǔn)DAG圖。圖2是本發(fā)明流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所述方法更加清晰，以下舉實(shí)例并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。步驟一，將用戶提交的作業(yè)進(jìn)行劃分，形成標(biāo)準(zhǔn)DAG型任務(wù)關(guān)系圖。如圖1所示， 每個(gè)任務(wù)可以有多個(gè)前驅(qū)任務(wù)和多個(gè)后繼任務(wù)。其中Al是源點(diǎn)(source)任務(wù)，El是匯點(diǎn) (sink)任務(wù)。步驟二，根據(jù)DAG圖獲知任務(wù)的前驅(qū)、后繼信息，為每個(gè)任務(wù)設(shè)置一張信息表。如表1所示，任務(wù)的信息表中包含四項(xiàng)信息。圖中“_”表示任務(wù)的前驅(qū)任務(wù)和后繼任務(wù)，由 DAG圖得到。兩項(xiàng)標(biāo)識位均初始化為0。信息表長度由任務(wù)的實(shí)際前驅(qū)(或后繼)任務(wù)個(gè)數(shù)決定。
權(quán)利要求
1. 一種優(yōu)化多任務(wù)間通信能耗的作業(yè)調(diào)度方法，調(diào)度步驟為 步驟一將用戶提交的作業(yè)劃分為具有依賴關(guān)系的多個(gè)獨(dú)立任務(wù)，即形成標(biāo)準(zhǔn)DAG圖模型；步驟二 根據(jù)DAG圖獲知任務(wù)的前驅(qū)、后繼信息，為每個(gè)任務(wù)設(shè)置一個(gè)信息表和一個(gè)通信隊(duì)列；信息表包括該任務(wù)的前驅(qū)任務(wù)、后繼任務(wù)、前驅(qū)任務(wù)運(yùn)行完成標(biāo)識位和前驅(qū)任務(wù)與該任務(wù)通信完成標(biāo)識位；通信隊(duì)列中存放等待與該任務(wù)通信的前驅(qū)任務(wù)；步驟三當(dāng)系統(tǒng)中某任務(wù)A運(yùn)行完成時(shí)，如任務(wù)A沒有后繼任務(wù)表示該作業(yè)運(yùn)行完畢； 否則將其后繼任務(wù)的信息表中任務(wù)A的運(yùn)行完成標(biāo)識位置1，同時(shí)將該任務(wù)A插入其后繼任務(wù)的通信隊(duì)列中；步驟四對于某任務(wù)B，若當(dāng)前通信鏈路空閑，從通信隊(duì)列中依次調(diào)度任務(wù)B的前驅(qū)任務(wù)與任務(wù)B進(jìn)行通信；通信完成后將任務(wù)B的信息表中相應(yīng)前驅(qū)任務(wù)通信完成標(biāo)識位置1 ； 步驟五當(dāng)某任務(wù)的信息表中所有通信完成標(biāo)志位均為1時(shí)，開始運(yùn)行該任務(wù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種優(yōu)化多任務(wù)間通信能耗的作業(yè)調(diào)度方法一將用戶提交的作業(yè)劃分為具有依賴關(guān)系的多個(gè)獨(dú)立任務(wù)，形成標(biāo)準(zhǔn)DAG圖模型；二根據(jù)DAG圖獲知任務(wù)的前驅(qū)、后繼信息，為每個(gè)任務(wù)設(shè)置一個(gè)信息表和一個(gè)通信隊(duì)列；三當(dāng)系統(tǒng)中某任務(wù)A運(yùn)行完成時(shí)，如任務(wù)A沒有后繼任務(wù)表示該作業(yè)運(yùn)行完畢；否則將其后繼任務(wù)的信息表中任務(wù)A的運(yùn)行完成標(biāo)識位置1，同時(shí)將該任務(wù)A插入其后繼任務(wù)的通信隊(duì)列中；四對于某任務(wù)B，若當(dāng)前通信鏈路空閑，從通信隊(duì)列中依次調(diào)度任務(wù)B的前驅(qū)任務(wù)與任務(wù)B進(jìn)行通信；通信完成后將任務(wù)B的信息表中相應(yīng)前驅(qū)任務(wù)通信完成標(biāo)識位置1；五當(dāng)某任務(wù)的信息表中所有通信完成標(biāo)志位均為1時(shí)，開始運(yùn)行該任務(wù)。
文檔編號G06F9/46GK102364447SQ20111033320
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者龐瑜, 梁愛華, 祝明發(fā), 肖利民, 阮利 申請人:北京航空航天大學(xué)