本文關(guān)鍵詞：同構(gòu)集群系統(tǒng)中基于任務(wù)集依賴的節(jié)能任務(wù)調(diào)度算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：科學(xué)數(shù)據(jù)和商業(yè)數(shù)據(jù)以數(shù)量級的速度增長對計算機(jī)技術(shù)提出了非常大的挑戰(zhàn),大規(guī)模的應(yīng)用程序迫切需要高性能計算系統(tǒng)、海量存儲系統(tǒng)和高速網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施的支持。在高性能計算領(lǐng)域,研究人員一直為提高系統(tǒng)性能不斷進(jìn)行改進(jìn),他們不斷地增加集群中處理器數(shù)目,不斷的提高處理器運(yùn)算速度,為了追求更高的每秒峰值速度而不斷努力。然而處理器集群的功耗管理在很長一段時間內(nèi)被研究者和設(shè)計者所忽視,直到近年來才逐漸被人們所重視。 在大型計算機(jī)系統(tǒng)中,計算機(jī)運(yùn)行能耗開支和散熱所需能量己占據(jù)總能耗開支的絕大部分。能耗的大幅增長產(chǎn)生了大量的熱量,這不僅增加散熱的成本和難度,還影響系統(tǒng)部件的穩(wěn)定性。同時,計算機(jī)產(chǎn)生的溫室氣體會對環(huán)境形成不利的影響,并且產(chǎn)生的溫室氣體呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢。因此,基于能耗問題的研究具有很深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。 在降低集群系統(tǒng)功耗研究中,基于操作系統(tǒng)的節(jié)能任務(wù)調(diào)度策略是一種理想的解決方法。總體而言,并行調(diào)度可以分為四種類型：基于優(yōu)先級的并行任務(wù)調(diào)度、基于聚類的并行任務(wù)調(diào)度、基于任務(wù)復(fù)制的并行任務(wù)調(diào)度和基于遺傳隨機(jī)技術(shù)的并行任務(wù)調(diào)度。其中,基于復(fù)制的任務(wù)調(diào)度在調(diào)度性能方面明顯比其他兩種方式更好。然而,基于復(fù)制的任務(wù)調(diào)度為了縮短調(diào)度的總時間,大量復(fù)制了關(guān)鍵路徑上的任務(wù),如果冗余任務(wù)的執(zhí)行所需能耗比減少的通信能耗多,則會造成了系統(tǒng)總能耗增加。為了確保集群系統(tǒng)的調(diào)度性能,基于任務(wù)復(fù)制的節(jié)能調(diào)度算法研究具有現(xiàn)實(shí)意義。 本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上,仔細(xì)研究已有的任務(wù)復(fù)制調(diào)度算法和節(jié)能優(yōu)化調(diào)度算法,分析現(xiàn)有算法的優(yōu)勢和缺陷,最終提出基于依賴度的任務(wù)調(diào)度算法。在基于依賴度的任務(wù)調(diào)度算法中,首先提出了任務(wù)間依賴度、任務(wù)與路徑依賴度、路徑與處理器依賴度等概念,然后在基于復(fù)制的任務(wù)調(diào)度算法基礎(chǔ)上,限定處理器的個數(shù),利用任務(wù)執(zhí)行路徑對處理器的依賴度大小,選擇能夠最大程度減少任務(wù)間的通訊能耗和減少冗余任務(wù)執(zhí)行的處理器來分配路徑,從而大幅降低系統(tǒng)能耗,同時釋放空閑處理器,提高處理器的負(fù)載平衡。 本文最后用C++設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)仿真平臺,實(shí)現(xiàn)了三種基于任務(wù)復(fù)制的改進(jìn)算法和三種原始算法。實(shí)驗(yàn)平臺采用實(shí)際使用的處理器和高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行參數(shù)配置,并對集群系統(tǒng)中常用的兩個任務(wù)集進(jìn)行測試,通過對松弛因子、處理器個數(shù)、任務(wù)集類型、網(wǎng)絡(luò)類型和通信-計算比等條件,得到不同算法運(yùn)行相同任務(wù)時的調(diào)度時間、系統(tǒng)總能耗和所用處理器個數(shù)等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過實(shí)驗(yàn)證明,改進(jìn)算法能夠明顯的降低處理器的使用個數(shù),提高處理器的負(fù)載平衡和節(jié)省更多的能量,尤其對通信密集型的任務(wù)和高延遲的網(wǎng)絡(luò)有更好的效果。
【關(guān)鍵詞】：集群 并行計算 依賴約束 節(jié)能調(diào)度 依賴度
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP38;TP301.6
【目錄】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 課題研究背景及意義14-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析16-18
• 1.3 本文的章節(jié)安排18-21
• 1.3.1 本文的主要工作18-19
• 1.3.2 本文的組織結(jié)構(gòu)19-21
• 第二章 相關(guān)技術(shù)研究21-29
• 2.1 集群21-23
• 2.1.1 集群基本概念21-22
• 2.1.2 集群分類22
• 2.1.3 集群技術(shù)的特點(diǎn)22-23
• 2.2 基于DAG模型的并行任務(wù)調(diào)度算法23-28
• 2.2.1 基于DAG圖的調(diào)度算法分類23-24
• 2.2.2 表調(diào)度算法24-25
• 2.2.3 聚簇調(diào)度算法25-26
• 2.2.4 基于復(fù)制的調(diào)度算法26-27
• 2.2.5 基于遺傳算法和隨機(jī)搜索技術(shù)的算法27-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 基于任務(wù)復(fù)制的三種節(jié)能調(diào)度算法29-45
• 3.1 節(jié)能調(diào)度問題模型29-38
• 3.1.1 任務(wù)模型30-31
• 3.1.2 處理器模型31-33
• 3.1.3 路徑模型33-34
• 3.1.4 依賴度模型34-35
• 3.1.5 能耗計算模型35-38
• 3.2 基于任務(wù)復(fù)制的調(diào)度策略38-41
• 3.2.1 構(gòu)造原始任務(wù)調(diào)度序列39
• 3.2.2 參數(shù)計算39-41
• 3.2.3 分配任務(wù),生成任務(wù)調(diào)度序列41
• 3.3 TDS算法41
• 3.4 EAD算法41-43
• 3.5 PEBD算法43-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第四章 基于依賴度的任務(wù)調(diào)度算法45-51
• 4.1 生成初始任務(wù)執(zhí)行路徑45-46
• 4.2 根據(jù)依賴度合并任務(wù)執(zhí)行路徑46-49
• 4.3 基于單核多處理器和同構(gòu)多核異構(gòu)多處理算法改進(jìn)49-50
• 4.3.1 基于單核處理器同構(gòu)集群調(diào)度改進(jìn)算法49-50
• 4.3.2 基于多核處理器異構(gòu)集群調(diào)度改進(jìn)算法50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析51-73
• 5.1 仿真環(huán)境51-60
• 5.1.1 硬件配置51-52
• 5.1.2 系統(tǒng)參數(shù)52-53
• 5.1.3 仿真軟件53-60
• 5.2 實(shí)驗(yàn)一：整體性能對比60-62
• 5.3 實(shí)驗(yàn)二：松弛因子(Slack Factor)的影響62-64
• 5.4 實(shí)驗(yàn)三：不同處理器個數(shù)對性能的影響64-65
• 5.5 實(shí)驗(yàn)四：不同任務(wù)集類型對性能影響65-67
• 5.6 實(shí)驗(yàn)五：不同網(wǎng)絡(luò)類型對性能影響67-69
• 5.7 實(shí)驗(yàn)六：不同通信-計算比(CCR)的影響69-71
• 5.8 本章小結(jié)71-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 全文總結(jié)73-74
• 6.2 課題展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 致謝81-82
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的主要學(xué)術(shù)論文82-83
• 攻讀學(xué)位期間參與科研項(xiàng)目及獲獎情況83-84
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李新;賈智平;鞠雷;趙衍恒;宗子良;;一種面向同構(gòu)集群系統(tǒng)的并行任務(wù)節(jié)能調(diào)度優(yōu)化方法[J];計算機(jī)學(xué)報;2012年03期

2 陳志剛,華強(qiáng)勝;EZDCP:A new static task scheduling algorithm with edge-zeroing based on dynamic critical paths[J];Journal of Central South University of Technology(English Edition);2003年02期

  本文關(guān)鍵詞：同構(gòu)集群系統(tǒng)中基于任務(wù)集依賴的節(jié)能任務(wù)調(diào)度算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：467934