云計(jì)算環(huán)境中的基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)的任務(wù)核值計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種云計(jì)算環(huán)境中的基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)的任務(wù)核值計(jì)算方法，采用賦權(quán)有向超圖對云計(jì)算環(huán)境中的元任務(wù)和依賴任務(wù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，描述任務(wù)的資源需求及依賴關(guān)系，并生成相應(yīng)的賦權(quán)有向超圖文件，然后啟動賦權(quán)有向超圖的核值計(jì)算程序，采用改進(jìn)壓縮的內(nèi)存存儲格式對賦權(quán)有向超圖進(jìn)行存儲，并基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)計(jì)算結(jié)點(diǎn)的核值，將所有結(jié)點(diǎn)的核值結(jié)果存儲在賦權(quán)有向超圖核值文件中。采用本發(fā)明的核值計(jì)算方法，不僅能有效地提高核值計(jì)算的效率，還有利于在賦權(quán)超圖的結(jié)點(diǎn)匹配過程中，改善結(jié)點(diǎn)匹配的性能。
【專利說明】云計(jì)算環(huán)境中的基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)的任務(wù)核值計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種云計(jì)算環(huán)境中的基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)的任務(wù)核值計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]云計(jì)算作為分布式計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算等傳統(tǒng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)編程模型、分布式數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、虛擬化技術(shù)等新型技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物，是引領(lǐng)未來信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵戰(zhàn)略性技術(shù)和手段，將對我國發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義。云計(jì)算通過將計(jì)算任務(wù)劃分在大規(guī)模的廉價(jià)服務(wù)器集群上，使得人們能夠利用分布在各地的閑散資源來處理較為復(fù)雜的應(yīng)用程序，以極低的成本投入獲得極高的計(jì)算品質(zhì)。
[0003]在滿足云計(jì)算環(huán)境要求的前提下，將大量分散的應(yīng)用程序任務(wù)劃分成多個具有一定約束關(guān)系的任務(wù)子集，調(diào)度到不同的虛擬機(jī)上，獲得比其他一些針對網(wǎng)格計(jì)算或并行計(jì)算的任務(wù)調(diào)度算法更短的時間跨度和更好的運(yùn)行質(zhì)量，是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算高性能的關(guān)鍵核心技術(shù)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的劃分系統(tǒng)中有若干種任務(wù)的劃分法，這些劃分法從依賴關(guān)系數(shù)目最小、劃分后任務(wù)子集的任務(wù)數(shù)目均勻分布等不同的方面來實(shí)現(xiàn)。目前，現(xiàn)有的劃分大多采用多水平劃分法的技術(shù)方案。Karypis針對結(jié)點(diǎn)規(guī)模達(dá)到幾百萬的劃分問題，提出了多水平劃分的概念，在相對較短的時間可以得到高質(zhì)量的劃分。該方法包含粗化、初始劃分和遷移優(yōu)化三個階段。首先，它采用隨機(jī)匹配將某些任務(wù)結(jié)合在一起，得到下一水平層的粗化任務(wù)圖，重復(fù)此過程直到粗化任務(wù)圖足夠小為止，即得到一個最小任務(wù)圖。然后，采用劃分法對最小任務(wù)圖進(jìn)行對分，得到一個初始劃分。之后，將最小任務(wù)圖投影回初始任務(wù)圖，在每一水平層的細(xì)化任務(wù)劃分中，按照貪心原則選擇收益值最大的任務(wù)進(jìn)行遷移優(yōu)化，得到最后的任務(wù)劃分結(jié)果。
[0005]多水平劃分法在電路劃分中的應(yīng)用。自多水平劃分的概念提出以來，得到了廣泛地重視，并應(yīng)用在電路劃分等許多研究領(lǐng)域。2008年中國專利局公告的由冷明、郁松年和孫凌宇申報(bào)，中國專利號為200710043765.3號《基于多水平劃分法的大規(guī)模集成電路劃分方法》的發(fā)明專利，針對現(xiàn)有技術(shù)方案中因采用隨機(jī)策略進(jìn)行匹配和貪心原則進(jìn)行遷移優(yōu)化，導(dǎo)致無法逃離局部最優(yōu)的劃分，提供了一種改進(jìn)的基于多水平劃分法的大規(guī)模集成電路劃分方法，有效地提高了大規(guī)模集成電路劃分的效率和性能。該發(fā)明專利在多水平劃分法的粗化階段，通過對結(jié)點(diǎn)屬性進(jìn)行賦權(quán)無向圖中所有結(jié)點(diǎn)的核值求解排序，按照基于結(jié)點(diǎn)核值的非嚴(yán)格降序訪問處于未匹配狀態(tài)的結(jié)點(diǎn)，依據(jù)一定規(guī)則對其進(jìn)行匹配，從而將連接性好的結(jié)點(diǎn)合并在一起；在多水平劃分法的優(yōu)化階段，采用免疫克隆優(yōu)化程序改進(jìn)貪心原則的局部搜索方法，對在每一水平層投影的劃分進(jìn)行優(yōu)化，借助克隆操作、克隆變異操作、接種免疫疫苗操作、克隆選擇操作，使得改進(jìn)后的方法在利用啟發(fā)信息搜索局部最優(yōu)解的同時，更自由地對具有潛力的解空間進(jìn)行搜索，增加全局搜索能力。
[0006]2012年中國專利局公告的由孫凌宇、冷明和冷子陽申報(bào)，中國專利號為201210155738.6號《基于多水平劃分法和賦權(quán)超圖的大規(guī)模集成電路劃分方法》的發(fā)明專利，針對采用賦權(quán)無向圖作為大規(guī)模集成電路劃分問題的數(shù)學(xué)模型，存在著賦權(quán)無向圖最優(yōu)劃分和大規(guī)模集成電路最優(yōu)劃分的不一致性，提供了一種基于多水平劃分法和賦權(quán)無向超圖的大規(guī)模集成電路劃分方法，進(jìn)一步提高了大規(guī)模集成電路劃分的效率和性能。該發(fā)明采用賦權(quán)無向超圖對電路劃分問題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，其中電路邏輯單元表示為賦權(quán)無向超圖中的結(jié)點(diǎn)，電路單元間的連線表示為賦權(quán)無向超圖中的超邊。相比賦權(quán)無向圖而言，賦權(quán)無向超圖為電路提供了更為精確的模型:每條超邊可以連接兩個以上的結(jié)點(diǎn)，對應(yīng)于電路單元間的信號可以連接兩個以上的電路邏輯單元。該發(fā)明將大規(guī)模集成電路劃分問題轉(zhuǎn)換為賦權(quán)無向超圖劃分問題，其中大規(guī)模集成電路劃分問題要求每個電路子集所包含的電路邏輯單元數(shù)目相等，對應(yīng)于賦權(quán)無向超圖劃分問題的平衡約束條件，劃分結(jié)果使得這些電路子集之間的內(nèi)連線數(shù)據(jù)達(dá)到最小，對應(yīng)于賦權(quán)無向超圖劃分問題的最小化總割切。進(jìn)而，2012年中國專利局公告的由孫凌宇、冷明和冷子陽申報(bào)，中國專利號為201210150329.7號《基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)的大規(guī)模集成電路的核值計(jì)算方法》的發(fā)明專利，在采用多水平劃分法求解賦權(quán)無向超圖劃分問題的粗化階段中，提供了所需的基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)的大規(guī)模集成電路的核值計(jì)算方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明涉及的云計(jì)算環(huán)境中任務(wù)包括元任務(wù)和依賴任務(wù)。元任務(wù)之間相互獨(dú)立，其調(diào)度不考慮任務(wù)間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與優(yōu)先約束關(guān)系，因此它只是部分地解決了資源異構(gòu)性和可用性問題，缺乏普遍適用性。而依賴任務(wù)之間存在先后依賴關(guān)系，要求一個任務(wù)必須接收到它的所有前驅(qū)任務(wù)消息后才能開始執(zhí)行。
[0008]本發(fā)明采用賦權(quán)有向超圖來構(gòu)造任務(wù)劃分問題的數(shù)學(xué)模型，任務(wù)表示為賦權(quán)有向超圖的結(jié)點(diǎn)，任務(wù)結(jié)點(diǎn)間的先后依賴關(guān)系表示為賦權(quán)有向超圖中的有向超邊。賦權(quán)有向超圖的多對多關(guān)系提供了精確描述用戶任務(wù)的手段，其結(jié)點(diǎn)對應(yīng)于分解后的進(jìn)程級用戶任務(wù)，有向超邊對應(yīng)于任務(wù)結(jié)點(diǎn)間的先后依賴關(guān)系，任意超邊的尾端結(jié)點(diǎn)所對應(yīng)任務(wù)的全部前驅(qū)任務(wù)都包含在該超邊的源端子集中。相比賦權(quán)有向圖和賦權(quán)無向超圖，賦權(quán)有向超圖為依賴任務(wù)的調(diào)度提供了更為精確的模型，能全面地表示云計(jì)算環(huán)境的異構(gòu)性、分布性、廣域性等特點(diǎn)，從而提聞任務(wù)調(diào)度的準(zhǔn)確性和執(zhí)行效率。
[0009]相比賦權(quán)有向圖而目，賦權(quán)有向超圖為任務(wù)結(jié)點(diǎn)的依賴關(guān)系提供了更為精確的豐旲型:每條邊僅連接兩個結(jié)點(diǎn)，對應(yīng)于任務(wù)結(jié)點(diǎn)之間的依賴關(guān)系只能連接兩個任務(wù)，而每條超邊可以連接兩個以上的結(jié)點(diǎn)，對應(yīng)于任務(wù)結(jié)點(diǎn)之間的先后依賴關(guān)系可以連接兩個以上的任務(wù)，即任意超邊的尾端結(jié)點(diǎn)所對應(yīng)任務(wù)的全部(兩個以上)前驅(qū)任務(wù)都包含在該超邊的源端子集中。
[0010]相比賦權(quán)無向超圖而言,賦權(quán)有向超圖為任務(wù)結(jié)點(diǎn)的先后依賴關(guān)系提供了更為精確的模型:無向超邊連接兩個以上的結(jié)點(diǎn)，但無法表示任務(wù)結(jié)點(diǎn)間的先后依賴關(guān)系，而每條有向超邊可以連接兩個以上的結(jié)點(diǎn)，超邊尾端結(jié)點(diǎn)的所有直接前驅(qū)結(jié)點(diǎn)都包含在該超邊的源端子集中，對應(yīng)于任務(wù)結(jié)點(diǎn)間的先后依賴關(guān)系。
[0011]在多水平劃分法的粗化階段，依據(jù)結(jié)點(diǎn)屬性對賦權(quán)有向超圖中所有結(jié)點(diǎn)的核值進(jìn)行求解排序，進(jìn)而在賦權(quán)有向超圖的結(jié)點(diǎn)匹配過程中發(fā)揮結(jié)點(diǎn)核值導(dǎo)向性作用，進(jìn)行基于結(jié)點(diǎn)核值的非嚴(yán)格降序的結(jié)點(diǎn)匹配，使相應(yīng)的結(jié)點(diǎn)匹配算法在最大化減少有向超邊的數(shù)目以及有向超邊權(quán)值之和的同時，將連接性好的結(jié)點(diǎn)合并在一起，使得到的粗化賦權(quán)有向超圖中粗化結(jié)點(diǎn)的權(quán)值趨向于大小一致，為多水平劃分的后續(xù)階段提供更優(yōu)的粗化賦權(quán)有向超圖。
[0012]本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的不足，提供一種云計(jì)算環(huán)境中基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)的任務(wù)核值計(jì)算方法，為云計(jì)算環(huán)境中的基于多水平劃分法和賦權(quán)有向超圖的任務(wù)劃分后續(xù)階段提供更優(yōu)的粗化賦權(quán)有向超圖。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思如下:采用賦權(quán)有向超圖對云計(jì)算環(huán)境中的元任務(wù)和依賴任務(wù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，描述任務(wù)的資源需求及依賴關(guān)系，并生成相應(yīng)的賦權(quán)有向超圖文件，然后啟動賦權(quán)有向超圖的核值計(jì)算程序，采用改進(jìn)壓縮的內(nèi)存存儲格式對賦權(quán)有向超圖進(jìn)行存儲，并基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)計(jì)算結(jié)點(diǎn)的核值，將所有結(jié)點(diǎn)的核值結(jié)果存儲在賦權(quán)有向超圖核值文件中。
[0013]根據(jù)上述的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種云計(jì)算環(huán)境中基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)的任務(wù)核值計(jì)算方法，其特征在于，具體步驟如下。
[0014]步驟1，類型類度分析，輸入云計(jì)算環(huán)境中用戶提交的任務(wù)，并對其進(jìn)行類型和類度的分析，確定任務(wù)的并行化程度和特點(diǎn)。
[0015]步驟2，進(jìn)程粒度分解，根據(jù)用戶任務(wù)的并行化程度和特點(diǎn)，以及云計(jì)算的資源共享分配方式等獨(dú)特性質(zhì)，對用戶任務(wù)按照進(jìn)程粒度級別進(jìn)行分解。
[0016]步驟3，資源特性分析，根據(jù)云計(jì)算的資源共享分配方式等獨(dú)特性質(zhì)，對分解后的任務(wù)進(jìn)行資源特性分析。
[0017]步驟4，賦權(quán)有向超圖文件生成，依據(jù)對任務(wù)資源特性的分析結(jié)果，建立描述其資源需求及依賴關(guān)系的賦權(quán)有向超圖模型，并按照改進(jìn)壓縮的文件存儲格式保存為賦權(quán)有向超圖文件。
[0018]步驟5，賦權(quán)有向超圖核值計(jì)算，啟動賦權(quán)有向超圖核值計(jì)算程序，讀取賦權(quán)有向超圖文件，采用改進(jìn)壓縮的內(nèi)存存儲格式對賦權(quán)有向超圖進(jìn)行存儲，對生成的賦權(quán)有向超圖中的每個結(jié)點(diǎn)，基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)計(jì)算其核值，將所有結(jié)點(diǎn)的核值結(jié)果存儲在賦權(quán)有向超圖核值文件中。
[0019]上述的步驟4中，所述的賦權(quán)有向超圖的改進(jìn)壓縮的文件存儲格式的步驟如下。
[0020]步驟4.1，文件格式的第I行第I個參數(shù)代表著有向賦權(quán)超邊的數(shù)目m，第2個參數(shù)代表著賦權(quán)結(jié)點(diǎn)的數(shù)目η。
[0021]步驟4.2，文件格式的第2行開始到第m+1行的每行代表著一條有向賦權(quán)超邊的相關(guān)信息，第I個數(shù)值為有向賦權(quán)超邊的權(quán)值信息，其余數(shù)值為有向賦權(quán)超邊的結(jié)點(diǎn)信息，其中每行的最后一個數(shù)值代表有向賦權(quán)超邊的尾端結(jié)點(diǎn)信息，且有向賦權(quán)超邊的源端結(jié)點(diǎn)信息處于有向賦權(quán)超邊的權(quán)值信息和尾端結(jié)點(diǎn)信息之間。
[0022]步驟4.3，文件格式的第m+2行開始到第m+n+1行的每行代表著一個賦權(quán)結(jié)點(diǎn)的權(quán)
值信息。
[0023]上述的步驟5中，所述的賦權(quán)有向超圖核值計(jì)算的步驟如下。
[0024]步驟5.1，讀取賦權(quán)有向超圖文件，采用改進(jìn)壓縮的內(nèi)存存儲格式對賦權(quán)有向超圖進(jìn)行存儲。
[0025]步驟5.2，計(jì)算出所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值。
[0026]步驟5.3，對所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值進(jìn)行非嚴(yán)格降序排序。[0027]步驟5.4，按照結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)值的非嚴(yán)格降序次序訪問每個結(jié)點(diǎn)，計(jì)算每個結(jié)點(diǎn)的核值。
[0028]步驟5.5，將所有結(jié)點(diǎn)的核值結(jié)果存儲在賦權(quán)有向超圖核值文件中。
[0029]上述的步驟5.1中，所述的賦權(quán)有向超圖的改進(jìn)壓縮的內(nèi)存存儲格式如下。
[0030]步驟5.1.1,使用vwgts數(shù)組存儲賦權(quán)有向超圖中結(jié)點(diǎn)的權(quán)值信息,且vwgts數(shù)組的大小為賦權(quán)有向超圖中的結(jié)點(diǎn)個數(shù)。
[0031]步驟5.1.2,使用xadj數(shù)組存儲每個結(jié)點(diǎn)所有鄰接有向超邊列表的起始位置信息，即第i個結(jié)點(diǎn)的終止位置為第i+Ι個結(jié)點(diǎn)的起始位置減1，且xadj數(shù)組的大小為賦權(quán)有向超圖中的結(jié)點(diǎn)個數(shù)加1，xadj數(shù)組最后一個元素用于存放最后一個結(jié)點(diǎn)的終止位置。
[0032]步驟5.1.3，使用adjncy數(shù)組存儲每個結(jié)點(diǎn)所有鄰接有向超邊的列表信息，第i個結(jié)點(diǎn)的鄰接有向超邊列表存儲在adjncy數(shù)組中，從adjncy [xadj [i]]到adjncy[xadj[i+1]-1]。
[0033]步驟5.1.4,使用eptr數(shù)組存儲每條有向超邊所包含的結(jié)點(diǎn)列表的起始位置信息，即第j條有向超邊的終止位置為第j+Ι條有向超邊的起始位置減1，且eptr數(shù)組的大小為賦權(quán)有向超圖中的有向超邊條數(shù)加1，eptr數(shù)組最后一個元素用于存放最后一條有向超邊的終止位置。
[0034]步驟5.1.5，使用eind數(shù)組存儲每條有向超邊所包含結(jié)點(diǎn)的列表信息，其中每條有向超邊的尾端結(jié)點(diǎn)只有I個，且每條有向超邊尾端結(jié)點(diǎn)的所有直接前驅(qū)結(jié)點(diǎn)都包含在該有向超邊的源端子集中。第j條有向超邊的結(jié)點(diǎn)列表存儲在eind數(shù)組中，從eind [eptr [j]]到eind [eptr [j+1]-1],其中第j條有向超邊的源端結(jié)點(diǎn)為eind [eptr [j]]到eind [eptr [j+1]-2],第j條有向超邊的尾端結(jié)點(diǎn)為eind [eptr [j+1]-1]。
[0035]步驟5.1.6,使用hewgts數(shù)組存儲有向超邊的權(quán)值信息,且hewgts數(shù)組的大小為賦權(quán)有向超圖中的有向超邊數(shù)目。
[0036]上述的步驟5.3中，所述的結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)值的非嚴(yán)格降序排序的步驟如下。
[0037]步驟5.3.1，根據(jù)結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值屬于一定范圍內(nèi)的整數(shù)，掃描所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值，統(tǒng)計(jì)每一種屬性函數(shù)值的結(jié)點(diǎn)個數(shù)，存儲在計(jì)數(shù)輔助數(shù)組bin中。
[0038]步驟5.3.2，針對每一種屬性函數(shù)值，借助計(jì)數(shù)輔助數(shù)組bin，計(jì)算出在所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值中，小于該屬性函數(shù)值的結(jié)點(diǎn)個數(shù)，存儲在位置輔助數(shù)組pos中。
[0039]步驟5.3.3，掃描所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值，針對每一個結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值，借助位置輔助數(shù)組pos，得到該結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值在非嚴(yán)格降序排序的次序，并將該次序存儲在次序輔助數(shù)組vert中。
[0040]上述的步驟5.4中,所述的結(jié)點(diǎn)V的核值計(jì)算的步驟如下。
[0041]步驟5.4.1，將結(jié)點(diǎn)V的屬性函數(shù)值作為核值輸出。
[0042]步驟5.4.2，標(biāo)記結(jié)點(diǎn)V從所在的超邊e中刪除。
[0043]步驟5.4.3，如果超邊e刪除結(jié)點(diǎn)V后，仍包含兩個及以上未被標(biāo)記刪除的結(jié)點(diǎn)，則超邊e仍然存在，否則刪除超邊e。
[0044]步驟5.4.4,重新計(jì)算結(jié)點(diǎn)V的鄰接結(jié)點(diǎn)u的屬性函數(shù)值。
[0045]步驟5.4.5,如果鄰接結(jié)點(diǎn)u的屬性函數(shù)值大于結(jié)點(diǎn)V的屬性函數(shù)值，更新鄰接結(jié)點(diǎn)u的屬性函數(shù)值，并且借助計(jì)數(shù)輔助數(shù)組bin、位置輔助數(shù)組pos和次序輔助數(shù)組vert的信息，快速更新鄰接結(jié)點(diǎn)U在所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值非嚴(yán)格降序排序的次序；否則不更新鄰接結(jié)點(diǎn)U的屬性函數(shù)值及其排序的次序。
[0046]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)。
[0047]1、提高核值計(jì)算的效率。
[0048]本發(fā)明在所述步驟5.3中，由于結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值屬于一定范圍內(nèi)的整數(shù)，因此借助位置輔助數(shù)組pos，對所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值進(jìn)行非嚴(yán)格降序排序。本發(fā)明在所述步驟
5.4.2中，只需標(biāo)記結(jié)點(diǎn)V從所在的超邊e中刪除，使之在后續(xù)步驟中能正確計(jì)算出鄰接結(jié)點(diǎn)u的屬性函數(shù)值即可。在所述步驟5.4.5中，只需更新大于結(jié)點(diǎn)V屬性函數(shù)值的鄰接結(jié)點(diǎn)u的屬性函數(shù)值及其排序的次序，而無需更新所有鄰接結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值及其排序的次序。經(jīng)時間復(fù)雜度分析，其賦權(quán)有向超圖的核值計(jì)算方法的總時間復(fù)雜度與賦權(quán)有向超圖的超邊數(shù)呈線性關(guān)系。
[0049]2、改善結(jié)點(diǎn)匹配的性能。
[0050]本發(fā)明計(jì)算出結(jié)點(diǎn)的核值，相比結(jié)點(diǎn)的度更能反映出結(jié)點(diǎn)在賦權(quán)有向超圖中的重要程度，有利于在賦權(quán)有向超圖的結(jié)點(diǎn)匹配過程中，發(fā)揮結(jié)點(diǎn)核值導(dǎo)向性作用，使得粗化后賦權(quán)有向超圖中結(jié)點(diǎn)權(quán)值傾向于大小一致，并最大程度地減少有向超邊的數(shù)目以及有向超邊權(quán)值之和，為多水平劃分的后續(xù)階段提供更優(yōu)的粗化賦權(quán)有向超圖。
[0051]通過以下對本發(fā)明云計(jì)算環(huán)境中基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)的任務(wù)核值計(jì)算方法的實(shí)例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0052]圖1是本發(fā)明云計(jì)算環(huán)境中基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)的任務(wù)核值計(jì)算方法的流程圖。
[0053]圖2是本發(fā)明的賦權(quán)有向超圖的改進(jìn)壓縮的內(nèi)存存儲格式。
[0054]圖3是本發(fā)明的賦權(quán)有向超圖的核值計(jì)算方法的流程圖。
[0055]【具體實(shí)施方式】。
[0056]為了能夠更清楚地理解本發(fā)明云計(jì)算環(huán)境中基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)的任務(wù)核值計(jì)算方法的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)例詳細(xì)說明。
[0057]本實(shí)施例的云計(jì)算環(huán)境中基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)的任務(wù)核值計(jì)算方法的流程圖如圖1所示。在云計(jì)算環(huán)境中，輸入用戶提交的任務(wù)101，對用戶任務(wù)進(jìn)行類型和類度的分析102，確定任務(wù)的并行化程度和特點(diǎn)；根據(jù)用戶任務(wù)的并行化程度和特點(diǎn)，以及云計(jì)算的資源共享分配方式等獨(dú)特性質(zhì)，對用戶任務(wù)按照進(jìn)程粒度級別進(jìn)行分解103 ;進(jìn)而對分解后的任務(wù)進(jìn)行資源特性分析104 ;依據(jù)對任務(wù)資源特性的分析結(jié)果，建立描述其資源需求及依賴關(guān)系的賦權(quán)有向超圖模型105 ;按照改進(jìn)壓縮的文件存儲格式保存為賦權(quán)有向超圖文件106 ;啟動賦權(quán)有向超圖核值計(jì)算程序108，讀取賦權(quán)有向超圖文件106，得到采用改進(jìn)壓縮的內(nèi)存存儲格式的賦權(quán)有向超圖107 ;對每一結(jié)點(diǎn)進(jìn)行核值計(jì)算，得到所有結(jié)點(diǎn)的核值結(jié)果109 ;將所有結(jié)點(diǎn)的核值結(jié)果存儲為賦權(quán)有向超圖核值文件110。
[0058]本實(shí)施例的賦權(quán)有向超圖改進(jìn)壓縮的文件存儲格式參見在先技術(shù)[I] “G.Karypis and V.Kumar.HMetis 1.5.3: A Hypergraph Partitioning Package [R].Technical report, Department of Computer Science, University of Minnesota,1998.”和在先技術(shù)[2] “孫凌宇，冷明，郭愷強(qiáng)，朱平.一種VLSI設(shè)計(jì)到超圖的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2012，Vol.29, Issue.2, Pages 7-16.”。與在先技術(shù)[1，2]相同點(diǎn):文件格式的第I行第I個參數(shù)代表著有向賦權(quán)超邊的數(shù)目m，第2個參數(shù)代表著賦權(quán)結(jié)點(diǎn)的數(shù)目η ;文件格式的第2行開始到第m+1行的每行代表著一條有向賦權(quán)超邊的相關(guān)信息；文件格式的第m+2行開始到第m+n+1行的每行代表著一個賦權(quán)結(jié)點(diǎn)的權(quán)值信息。與在先技術(shù)[1，2]區(qū)別點(diǎn):文件格式的第2行開始到第m+1行中，除第I個數(shù)值之外的其余數(shù)值為有向賦權(quán)超邊的結(jié)點(diǎn)信息，其中每行的最后一個數(shù)值代表有向賦權(quán)超邊的尾端結(jié)點(diǎn)信息，且有向賦權(quán)超邊的源端結(jié)點(diǎn)信息處于有向賦權(quán)超邊的權(quán)值信息和尾端結(jié)點(diǎn)信息之間。
[0059]本實(shí)施例的賦權(quán)有向超圖的改進(jìn)壓縮的內(nèi)存存儲格式如圖2所示。存儲結(jié)構(gòu)使用adjncy數(shù)組204存儲每個結(jié)點(diǎn)所有鄰接有向超邊的列表信息。使用xadj數(shù)組203存儲每個結(jié)點(diǎn)所有鄰接有向超邊列表的起始位置信息，即第i個結(jié)點(diǎn)的終止位置為第i+Ι個結(jié)點(diǎn)的起始位置減1，且xadj數(shù)組203的大小為賦權(quán)有向超圖中的結(jié)點(diǎn)個數(shù)加1，xadj數(shù)組203最后一個元素用于存放最后一個結(jié)點(diǎn)的終止位置。使用eind數(shù)組207存儲每條有向超邊所包含結(jié)點(diǎn)的列表信息。使用eptr數(shù)組206存儲每條有向超邊所包含的結(jié)點(diǎn)列表的起始位置信息，即第j條有向超邊的終止位置為第j+Ι條有向超邊的起始位置減1，且eptr數(shù)組206的大小為賦權(quán)有向超圖中的有向超邊條數(shù)加1，eptr數(shù)組206最后一個元素用于存放最后一條有向超邊的終止位置。使用VWgts數(shù)組202存儲結(jié)點(diǎn)的權(quán)值信息,且VWgts數(shù)組202的大小為賦權(quán)有向超圖中的結(jié)點(diǎn)個數(shù)。使用hewgts數(shù)組205存儲有向超邊的權(quán)值信息，且hewgts數(shù)組205的大小為賦權(quán)有向超圖中的有向超邊條數(shù)。假設(shè)數(shù)組地址從零開始，結(jié)點(diǎn)編號從零開始，貝1J第i個結(jié)點(diǎn)的鄰接有向超邊列表存儲在adjncy數(shù)組204中，從adjncy [xadj [i]]到adjncy [xadj [i+Ι]-1];第j條有向超邊的鄰接結(jié)點(diǎn)列表存儲在eind數(shù)組207中，從eind [eptr [j]]到eind [eptr [j+1]-1]，其中第j條有向超邊的源端結(jié)點(diǎn)為eind [eptr [j]]到 eind [eptr [j+Ι]-2],第 j 條有向超邊的尾端結(jié)點(diǎn)為 eind [eptr [j+1]-1]。圖例201包含總共7個結(jié)點(diǎn)和8條有向超邊，其中第6個結(jié)點(diǎn)的權(quán)值為7，有2條鄰接有向超邊f(xié)、h，其中有向超邊f(xié)對應(yīng)的權(quán)值為4，且相應(yīng)的鄰接結(jié)點(diǎn)分別為結(jié)點(diǎn)7、3、6，源端結(jié)點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)7和3，尾端結(jié)點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)6 ;有向超邊h對應(yīng)的權(quán)值為1，且相應(yīng)的鄰接結(jié)點(diǎn)分別為結(jié)點(diǎn)4、6，源端結(jié)點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)4,尾端結(jié)點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)6。
[0060]賦權(quán)無向圖的結(jié)點(diǎn)核值的含義參見在先技術(shù)[3] “SEIDMAN.S.B.Networkstructure and minimum degress.Social Networks.September 1983， Vol.5， Issue.3，Pages 269-287”和在先技術(shù)[4] “孫凌宇，冷明，鄧曉春，郁松年.圖壓縮存儲格式的核排序重邊匹配算法[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2011，Vol.47, Issue.10, Pages 41-47.”。作為賦權(quán)無向圖的核值研究的深入和延續(xù)，本發(fā)明將基于賦權(quán)無向圖的核值理論擴(kuò)展到賦權(quán)有向超圖上。
[0061]本實(shí)施例的賦權(quán)有向超圖的核值計(jì)算方法的流程圖如圖3所示，步驟如下。
[0062]AOl:計(jì)算出所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值。
[0063]A02:對所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值進(jìn)行非嚴(yán)格降序排序。
[0064]A03:按照結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)值的非嚴(yán)格降序次序訪問結(jié)點(diǎn)是否結(jié)束；如果訪問未結(jié)束，即存在結(jié)點(diǎn)V未被訪問，則轉(zhuǎn)步驟A04 ;否則訪問結(jié)束，賦權(quán)有向超圖核值計(jì)算結(jié)束。
[0065]A04:將結(jié)點(diǎn)V的屬性函數(shù)值作為核值輸出。
[0066]A05:標(biāo)記結(jié)點(diǎn)V從所在的超邊e中刪除。
[0067]A06:如果超邊e刪除結(jié)點(diǎn)V后，仍包含兩個及以上未被標(biāo)記刪除的結(jié)點(diǎn)，則轉(zhuǎn)步驟A08，否則轉(zhuǎn)步驟A07。[0068]A07:刪除超邊e。
[0069]A08:重新計(jì)算結(jié)點(diǎn)V的所有鄰接結(jié)點(diǎn)u的屬性函數(shù)值。
[0070]A09:如果鄰接結(jié)點(diǎn)u的屬性函數(shù)值大于結(jié)點(diǎn)V的屬性函數(shù)值，轉(zhuǎn)步驟A10，否則轉(zhuǎn)步驟A03。
[0071]AlO:更新鄰接結(jié)點(diǎn)u的屬性函數(shù)值。
[0072]All:借助計(jì)數(shù)輔助數(shù)組bin、位置輔助數(shù)組pos和次序輔助數(shù)組vert的信息，快速更新鄰接結(jié)點(diǎn)u在所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值非嚴(yán)格降序排序的次序，轉(zhuǎn)步驟A03。
【權(quán)利要求】
1.一種云計(jì)算環(huán)境中基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)的任務(wù)核值計(jì)算方法，其特征在于，具體步驟如下: 步驟1，類型類度分析，輸入云計(jì)算環(huán)境中用戶提交的任務(wù)，并對其進(jìn)行類型和類度的分析，確定任務(wù)的并行化程度和特點(diǎn)； 步驟2，進(jìn)程粒度分解，根據(jù)用戶任務(wù)的并行化程度和特點(diǎn)，以及云計(jì)算的資源共享分配方式等獨(dú)特性質(zhì)，對用戶任務(wù)按照進(jìn)程粒度級別進(jìn)行分解； 步驟3，資源特性分析，根據(jù)云計(jì)算的資源共享分配方式等獨(dú)特性質(zhì)，對分解后的任務(wù)進(jìn)行資源特性分析； 步驟4，賦權(quán)有向超圖文件生成，依據(jù)對任務(wù)資源特性的分析結(jié)果，建立描述其資源需求及依賴關(guān)系的賦權(quán)有向超圖模型，并按照改進(jìn)壓縮的文件存儲格式保存為賦權(quán)有向超圖文件； 步驟5，賦權(quán)有向超圖核值計(jì)算，啟動賦權(quán)有向超圖核值計(jì)算程序，讀取賦權(quán)有向超圖文件，采用改進(jìn)壓縮的內(nèi)存存儲格式對賦權(quán)有向超圖進(jìn)行存儲，對生成的賦權(quán)有向超圖中的每個結(jié)點(diǎn)，基于結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)計(jì)算其核值，將所有結(jié)點(diǎn)的核值結(jié)果存儲在賦權(quán)有向超圖核值文件中； 上述的步驟4中，所述的賦權(quán)有向超圖的改進(jìn)壓縮的文件存儲格式的步驟如下: 步驟4.1，文件格式的第I行第I個參數(shù)代表著有向賦權(quán)超邊的數(shù)目m，第2個參數(shù)代表著賦權(quán)結(jié)點(diǎn)的數(shù)目η; 步驟4.2，文件格式的第2行開始到第m+1行的每行代表著一條有向賦權(quán)超邊的相關(guān)信息，第I個數(shù)值為有向賦權(quán)`超邊的權(quán)值信息，其余數(shù)值為有向賦權(quán)超邊的結(jié)點(diǎn)信息，其中每行的最后一個數(shù)值代表有向賦權(quán)超邊的尾端結(jié)點(diǎn)信息，且有向賦權(quán)超邊的源端結(jié)點(diǎn)信息處于有向賦權(quán)超邊的權(quán)值信息和尾端結(jié)點(diǎn)信息之間； 步驟4.3，文件格式的第m+2行開始到第m+n+1行的每行代表著一個賦權(quán)結(jié)點(diǎn)的權(quán)值信息； 上述的步驟5中，所述的賦權(quán)有向超圖核值的計(jì)算步驟如下: 步驟5.1，讀取賦權(quán)有向超圖文件，采用改進(jìn)壓縮的內(nèi)存存儲格式對賦權(quán)有向超圖進(jìn)行存儲； 步驟5.2，計(jì)算出所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值； 步驟5.3，對所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值進(jìn)行非嚴(yán)格降序排序； 步驟5.4，按照結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)值的非嚴(yán)格降序次序訪問每個結(jié)點(diǎn)，計(jì)算每個結(jié)點(diǎn)的核值； 步驟5.5，將所有結(jié)點(diǎn)的核值結(jié)果存儲在賦權(quán)有向超圖核值文件中； 上述的步驟5.1中，所述的賦權(quán)有向超圖的改進(jìn)壓縮的內(nèi)存存儲格式如下: 步驟5.1.1,使用vwgts數(shù)組存儲賦權(quán)有向超圖中結(jié)點(diǎn)的權(quán)值信息,且vwgts數(shù)組的大小為賦權(quán)有向超圖中的結(jié)點(diǎn)個數(shù)； 步驟5.1.2，使用xadj數(shù)組存儲每個結(jié)點(diǎn)所有鄰接有向超邊列表的起始位置信息，即第i個結(jié)點(diǎn)的終止位置為第i+Ι個結(jié)點(diǎn)的起始位置減I,且xadj數(shù)組的大小為賦權(quán)有向超圖中的結(jié)點(diǎn)個數(shù)加1，xadj數(shù)組最后一個元素用于存放最后一個結(jié)點(diǎn)的終止位置； 步驟5.1.3，使用adjncy數(shù)組存儲每個結(jié)點(diǎn)所有鄰接有向超邊的列表信息，第i個結(jié)點(diǎn)的鄰接有向超邊列表存儲在adjncy數(shù)組中，從adjncy [xadj [i]]到adjncy[xadj[i+l]_l]； 步驟5.1.4，使用eptr數(shù)組存儲每條有向超邊所包含的結(jié)點(diǎn)列表的起始位置信息，即第j條有向超邊的終止位置為第j+Ι條有向超邊的起始位置減1，且eptr數(shù)組的大小為賦權(quán)有向超圖中的有向超邊條數(shù)加1，eptr數(shù)組最后一個元素用于存放最后一條有向超邊的終止位置； 步驟5.1.5，使用eind數(shù)組存儲每條有向超邊所包含結(jié)點(diǎn)的列表信息，其中每條有向超邊的尾端結(jié)點(diǎn)只有I個，且每條有向超邊尾端結(jié)點(diǎn)的所有直接前驅(qū)結(jié)點(diǎn)都包含在該有向超邊的源端子集中； 第j條有向超邊的結(jié)點(diǎn)列表存儲在eind數(shù)組中，從eind [eptr [j]]到eind[eptr[j+l]-l],其中第j條有向超邊的源端結(jié)點(diǎn)為eind [eptr [j]]到eind[eptr[j+l]-2],第 j 條有向超邊的尾端結(jié)點(diǎn)為 eind [eptr [j+1]-1]； 步驟5.1.6,使用hewgts數(shù)組存儲有向超邊的權(quán)值信息,且hewgts數(shù)組的大小為賦權(quán)有向超圖中的有向超邊數(shù)目； 上述的步驟5.3中，所述的結(jié)點(diǎn)屬性函數(shù)值的非嚴(yán)格降序排序的步驟如下: 步驟5.3.1，根據(jù)結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值屬于一定范圍內(nèi)的整數(shù)，掃描所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值，統(tǒng)計(jì)每一種屬性函數(shù)值的結(jié)點(diǎn)個數(shù)，存儲在計(jì)數(shù)輔助數(shù)組bin中； 步驟5.3.2，借助計(jì)數(shù)輔助數(shù)組bin，計(jì)算出在所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值中，小于該屬性函數(shù)值的結(jié)點(diǎn)個數(shù)，存儲在 位置輔助數(shù)組pos中； 步驟5.3.3，掃描所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值，針對每一個結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值，借助位置輔助數(shù)組pos，得到該結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值在非嚴(yán)格降序排序的次序，并將該次序存儲在次序輔助數(shù)組vert中； 上述的步驟5.4中,所述的結(jié)點(diǎn)V的核值計(jì)算的步驟如下: 步驟5.4.1，將結(jié)點(diǎn)V的屬性函數(shù)值作為核值輸出； 步驟5.4.2,標(biāo)記結(jié)點(diǎn)V從所在的超邊e中刪除； 步驟5.4.3，如果超邊e刪除結(jié)點(diǎn)V后，仍包含兩個及以上未被標(biāo)記刪除的結(jié)點(diǎn)，則超邊e仍然存在，否則刪除超邊e; 步驟5.4.4，重新計(jì)算結(jié)點(diǎn)V的鄰接結(jié)點(diǎn)u的屬性函數(shù)值； 步驟5.4.5，如果鄰接結(jié)點(diǎn)u的屬性函數(shù)值大于結(jié)點(diǎn)V的屬性函數(shù)值，更新鄰接結(jié)點(diǎn)u的屬性函數(shù)值，并且借助計(jì)數(shù)輔助數(shù)組bin、位置輔助數(shù)組pos和次序輔助數(shù)組vert的信息，快速更新鄰接結(jié)點(diǎn)u在所有結(jié)點(diǎn)的屬性函數(shù)值非嚴(yán)格降序排序的次序；否則不更新鄰接結(jié)點(diǎn)u的屬性函數(shù)值及其排序的次序。
【文檔編號】G06F9/50GK103870342SQ201410136337
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月6日
【發(fā)明者】孫凌宇, 冷明, 冷子陽 申請人:冷明, 孫凌宇, 冷子陽