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考虑释放时间和调度顺序的可分任务调度模型

华中科技大学学报（自然科学版） 2015年第12期43卷 106-111,132页

作者：王晓丽王宇平蔡坤西安电子科技大学计算机学院陕西西安710071

针对处理机具有任意释放时间的异构并行与分布式系统,通过寻找最优的处理机调度顺序和任务分配方案,使得任务的完成时间达到最短.首先,在给定处理机调度顺序的情况下,分析了处理机释放时间对任务完成时间的影响,得到了任务分配方案关于... 详细信息

针对处理机具有任意释放时间的异构并行与分布式系统,通过寻找最优的处理机调度顺序和任务分配方案,使得任务的完成时间达到最短.首先,在给定处理机调度顺序的情况下,分析了处理机释放时间对任务完成时间的影响,得到了任务分配方案关于处理机调度顺序和时序约束条件的解析解;然后,以调度顺序和时序约束条件为变量,以任务的最短完成时间为目标,建立了一种新的可分任务调度模型;最后,设计了高效的全局优化遗传算法求解该模型.仿真结果表明所提算法比已有算法完成任务的时间更短.

关键词：可分任务调度调度顺序释放时间遗传算法异构分布式系统

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考虑处理机下线时间的可分任务调度优化模型

电子科技大学学报 2017年第1期46卷 88-95页

作者：王晓丽王宇平蔡坤赖俊凡西安电子科技大学计算机学院西安710071

随着科学应用逐渐趋于数据密集型计算,为并行与分布式系统寻求高效的任务调度策略成了研究的热点问题。已有的可分任务调度模型均假设所有处理机都能100%的完成子任务的计算,即处理机在完成任务计算之前一直保持在线状态。实际上,并行... 详细信息

随着科学应用逐渐趋于数据密集型计算,为并行与分布式系统寻求高效的任务调度策略成了研究的热点问题。已有的可分任务调度模型均假设所有处理机都能100%的完成子任务的计算,即处理机在完成任务计算之前一直保持在线状态。实际上,并行与分布式系统中不同处理机的在线时间可能不同。若忽略处理机的在线时间,为其分配的任务量过大,则任务的完成时间可能超出处理机的下线时间,从而造成任务的计算无法按时完成。因此,为处理机分配任务时应充分考虑处理机下线时间的限制。为解决上述问题,该文提出了一种新的考虑处理机下线时间的可分任务调度优化模型,并设计了全局优化遗传算法求解该模型。最后,通过仿真实验结果验证了模型和算法的有效性。

关键词：可分任务调度遗传算法下线时间并行与分布式系统

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考虑处理机释放时间的可分任务调度优化模型

西安电子科技大学学报 2016年第1期43卷 47-53页

作者：王晓丽王宇平孟坤西安电子科技大学计算机学院陕西西安710071

可分任务调度是近年来信息技术领域研究的热点课题.已有的可分任务调度模型大多假设所有处理机在任务分配之初全部处于空闲状态,而实际上,当新的任务到来时很多处理机可能尚处于忙碌状态.每台处理机从忙碌状态转到空闲状态的时间不同,... 详细信息

可分任务调度是近年来信息技术领域研究的热点课题.已有的可分任务调度模型大多假设所有处理机在任务分配之初全部处于空闲状态,而实际上,当新的任务到来时很多处理机可能尚处于忙碌状态.每台处理机从忙碌状态转到空闲状态的时间不同,即处理机可能具有不同的释放时间.在充分考虑处理机释放时间不同的基础上,建立了一种新的混合时序约束的可分任务调度模型,并设计了高效的全局优化遗传算法求解该模型.实验结果表明了模型的合理性和算法的有效性.

关键词：可分任务调度释放时间混合时序约束遗传算法

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可分任务调度的新模型及其算法研究

可分任务调度的新模型及其算法研究

作者：赖俊凡西安电子科技大学

学位级别：硕士

海量数据的产生,为社会进步带来了更多的难题和考验。随着科学技术的高速发展,在数据信息计算和处理方面,人们已由传统的单节点、串行式、大型机的处理模式逐步转化为多节点、并行化、多机型的分布式处理模式。而在并行与分布式环境下,... 详细信息

海量数据的产生,为社会进步带来了更多的难题和考验。随着科学技术的高速发展,在数据信息计算和处理方面,人们已由传统的单节点、串行式、大型机的处理模式逐步转化为多节点、并行化、多机型的分布式处理模式。而在并行与分布式环境下,如何就各个计算节点的性能合理划分任务,得到最优的任务调度策略成为了研究热点。可分任务理论是对现实世界中很多问题的一种很好的近似,比如数据挖掘、网络存储、数据密集型计算等问题。可分任务理论的特点在于形式简单、易于理解、而且在模型的简单性和精确性上面有着良好的折衷。本文在异构星型网络中,结合实际情况,建立了两个新的调度模型,并且设计了相应的高效算法。主要分为以下两个方面:1、针对异构星型网络中的处理机具有时间窗口约束的单趟调度问题,通过所设计算法求解最合理的任务划分策略和最高效的调度顺序,可以使得总任务计算时间最优。首先,在已有模型上引入处理机时间窗口的概念,使得所建模型更加贴切实际。然后建立了一个新的考虑处理机带有时间窗口约束的单趟调度非阻塞优化模型,同时提出了一种带有局部搜索的遗传算法来求解所建模型。为了快速而高效地求解模型,所提算法同时对处理任务量和调度顺序进行编码,设计了不同的交叉算子来优化调度顺序和任务分配量,设计了合理的修正算子来修正不满足时间窗口的任务分配方案,设计了高效的局部搜索算子来加快算法收敛速度。最后进行了仿真实验,结果表明在处理机时间窗口的约束下,所提算法至少提升了已有算法20%以上的性能,证明了本文所设计算法的正确性和高效性。2、针对异构星型网络中的处理机具有时间窗口约束的多趟调度问题,通过所设计算法求解最合适的调度趟数、参与计算的处理机数目和最合理的任务划分策略,可以使得总任务计算时间最优。首先,建立了一个新的多趟调度非阻塞优化模型,该模型主要针对系统中的处理机带有时间窗口约束的情况进行建模,与此同时,本文还设计了一个新的高效算法来求解该模型。在所提算法中,首先通过数学推导方式求出内部调度的任务量,然后在已有研究基础上,设计了带有局部搜索的遗传算法来计算最后一趟调度任务量。最后通过多组对比实验证明,在考虑时间窗口的多趟调度中,本文所设计算法分别从调度趟数、参与计算的处理机数目和总任务完成时间三个方面均优于已有算法,证明了本文所提算法的高效性。

关键词：可分任务调度时间窗口单趟调度多趟调度遗传算法

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一种最大化服务质量的可分任务调度模型

信阳师范学院学报（自然科学版） 2017年第1期30卷 129-133页

作者：宋俊辉冯岩周国庆信阳师范学院计算机与信息技术学院 68306部队

在任务完成时间约束条件下,建立了一种保证最大化服务质量的可分任务调度模型,同时设计了高效的全局优化遗传算法对该约束优化模型进行求解.通过实验验证了该模型的合理性和算法的有效性.

关键词：可分任务调度服务质量遗传算法约束优化

带释放时间的可分任务调度优化模型与算法研究

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带释放时间的可分任务调度优化模型与算法研究

作者：蔡坤西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着信息科学技术和计算机科学的飞速发展,系统对存储、计算速度和带宽的要求也在不断的增加,单一的计算节点已经无法满足很多大规模计算密集型应用的需求,并行与分布式平台应运而生。任务调度问题是并行与分布式平台研究和应用必须解... 详细信息

随着信息科学技术和计算机科学的飞速发展,系统对存储、计算速度和带宽的要求也在不断的增加,单一的计算节点已经无法满足很多大规模计算密集型应用的需求,并行与分布式平台应运而生。任务调度问题是并行与分布式平台研究和应用必须解决的一个关键问题。高效的任务调度算法能够根据并行与分布式平台资源和任务的不同情况,在满足一定约束的情况下,达到任务完成时间最短的目标。但是由于分布式平台需要考虑诸多的因素,情况也比单一节点复杂,如何设计出高效的任务调度算法成为当前的一个研究热点。可分任务理论的提出给了设计高效的任务调度算法一种很简单直观且有效的思路,它在模型的简单性和精确性之间取得了很好的折衷,因而成为并行与分布式平台下任务调度相关问题的一个研究热点。本文主要侧重并行与分布式系统下,可分任务调度模型和算法的研究,主要工作可概括如下:1、并行与分布式系统下的可分任务调度问题已经被证明是NP-hard问题,而遗传算法作为一种启发式随机算法,已经被广泛用于NP-hard问题的求解并且有着不错的效果。本文针对带释放时间的可分任务调度问题,建立了新的任务调度模型,然后设计了新的遗传算法对模型进行求解,实验结果表明了模型的有效性和算法的高效性。2、已有的可分任务调度算法大多假设处理机在任务分配开始时刻全部处于空闲状态,然而在实际的并行与分布式系统中,新的任务到来时,很多处理机可能还处于忙碌状态。每台处理机从忙碌状态转到空闲状态的等待时间一般是不同的,即处理机具有不同的释放时间。本文针对同构系统下带释放时间的可分任务调度问题,详细分析了三种不同约束条件下的任务调度过程,进而提出了一种新的带释放时间的可分任务调度模型,并设计了高效的全局优化遗传算法对其进行求解。实验结果表明所提出的算法能够根据各处理机的释放时间合理分配任务,避免了任务的等待时间,从而减少了任务的完成时间。3、实际的并行与分布式系统多由异构的处理机构成,而处理机的调度顺序对于任务的完成时间至关重要。本文针对异构系统下带释放时间的可分任务调度问题,详细分析了三种不同约束条件下的任务调度过程,进而提出了一种新的带释放时间并同时考虑处理机最优调度顺序的可分任务调度模型。为了求解该模型,我们设计了新的全局优化遗传算法,并设计新的编码解码和遗传算子,同时在算法中引入了局部搜索策略以加快其收敛速度。实验结果表明,本文所提算法与已有算法相比能获得更短的任务完成时间。

关键词：可分任务调度遗传算法并行与分布式系统释放时间混合时序约束

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具有容错机制的可分任务调度模型及算法研究

具有容错机制的可分任务调度模型及算法研究

作者：王慧西安电子科技大学

学位级别：硕士

分布式系统是处理大规模任务的主要平台,可以高效地处理大数据任务和计算密集型任务,能够通过并行计算有效缩短任务完成耗时。随着分布式系统网络规模的不断扩大,参与任务计算的处理机数量不断增加,即使每个处理机都具有良好的鲁棒性,... 详细信息

分布式系统是处理大规模任务的主要平台,可以高效地处理大数据任务和计算密集型任务,能够通过并行计算有效缩短任务完成耗时。随着分布式系统网络规模的不断扩大,参与任务计算的处理机数量不断增加,即使每个处理机都具有良好的鲁棒性,当分布式系统中处理机数量增长到成千上万个时,处理机的平均故障时间也将从数百天缩短至几小时或更少。当参与计算的处理机因内部错误、网络攻击、网络瘫痪等原因发生故障时,该处理机将不能再继续参与任务计算,并且之前处理任务所得到的计算结果也将丢失,需要将分配给该处理机的任务重新分配给其它正常工作的处理机,这将导致任务不能在预期的时间完成计算,同时也造成了大量的计算资源浪费。因此,大规模分布式系统的任务调度策略不仅要追求任务处理的高效性,更要在处理机故障不可避免的情况下保证任务完成的实效性。鉴于此,本文深入研究了具有容错机制的可分任务调度模型及其算法,本文的主要研究成果如下所述:1.研究了具有容错机制的可分任务调度模型及算法。首先,基于分布式系统建立了具有容错机制的任务调度模型,该模型的调度过程主要分为三部分:第一趟调度、内部调度和最后一趟调度。其次,以任务完成耗时最短为目标通过公式推导求解出调度过程中每个处理机的最优任务分配方案。再次,为了求得模型的最优调度趟数,先将模型进行了简化,并通过层层地定理证明和严格的公式推导得到了同构系统下最优调度趟数的解析解;基于该解,计算出异构系统下调度趟数的上下界,进而设计了一个启发式算法求解模型的最优调度趟数。最后,设计了多组仿真实验以验证本文所提出模型的有效性及算法的高效性,实验结果显示本文提出的任务调度模型不论是否有处理机发生故障,都能够在保证任务完成耗时最短的同时提高分布式系统中处理机的资源利用率。2.研究了具有容错机制的可分任务调度模型的处理机调度顺序问题。针对第三章所提出的调度模型,为了进一步优化模型的任务完成耗时,深入研究了模型中处理机的调度顺序对任务完成耗时的影响。已有研究均采用传输速度的降序作为处理机的调度顺序,因为该顺序已被证明是单趟调度模型的最优调度顺序。但是,本文通过一个实例论证了该顺序对于多趟调度模型不仅不是最优调度顺序,而且会导致处理机在任务执行过程中发生时间冲突,进而导致任务不能按照预计的时间完成计算。鉴于此,本文在前文基础上,提出了考虑处理机调度顺序的可分任务多趟调度模型,并设计了一个高效的进化算法对模型进行求解。最后,通过实验与已有研究中的常用调度顺序进行了比较,实验结果表明本文所求解的处理机调度顺序不仅能够保证在任务调度过程中没有时间冲突,而且完成任务计算的所需耗时最短。

关键词：可分任务调度容错机制调度顺序遗传算法

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考虑释放时间的可分任务调度模型与算法研究

考虑释放时间的可分任务调度模型与算法研究

作者：孟坤西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着计算机科学技术的飞速发展和信息领域功能需求的日益增长,单一的计算节点已经无法满足许多具有重大挑战的问题。人们迫切需要功能更强、速度更高的计算机系统,因而工作站集群、网格、无线传感网等基于网络的并行与分布式系统应运而... 详细信息

随着计算机科学技术的飞速发展和信息领域功能需求的日益增长,单一的计算节点已经无法满足许多具有重大挑战的问题。人们迫切需要功能更强、速度更高的计算机系统,因而工作站集群、网格、无线传感网等基于网络的并行与分布式系统应运而生。高效的任务调度算法是充分有效利用这些网络平台资源的前提,而网络中的任务复杂多样,可能是计算密集型也可能是数据密集型,如何将复杂的应用任务合理地调度到系统中的各个节点以期达到任务完成时间最短是提高服务质量和系统性能的一个非常关键的问题。可分任务理论给出了一种简单并且可能得到解析优化调度结果的方法,由于在模型的简单性和精确性之间取得了很好的折衷,并行与分布式系统环境下的可分任务调度成为目前调度领域的一个研究热点。本文主要侧重研究并行分布式环境下的可分任务调度模型和算法,主要工作包括以下几个方面:1、并行与分布式系统下的可分任务调度已被证明是NP问题,而遗传算法作为一种用于解决优化问题的并行寻优算法,已经被广泛用于各种NP问题。因此本文首先介绍了遗传算法的基本原理和设计框架,以遗传算法作为主要的解决手段,研究并行与分布式环境下的可分任务调度算法。2、已有的可分任务调度算法大多假设处理机在任务分配开始时刻全部处于空闲状态,而实际在真实的并行与分布式环境下,新的任务到来时,很多处理机可能还在处理之前的任务,即处于忙碌状态。每台处理机从忙碌状态转到空闲状态的等待时间一般是不同的,也即处理机可能具有不同的释放时间。本文的研究均基于处理机存在释放时间的基本假设。3、研究了同构系统环境下的可分任务调度,针对同构星型网络,详细分析了三种时序约束下的可分任务调度,建立了一种新的考虑处理机释放时间的混合时序约束可分任务调度模型,并采用遗传算法求解该模型,设计了相应的编码、遗传算子等。实验结果表明,同已有的穷举算法相比,本文所提出的算法能够更加高效准确地求出最优解,证明了算法的可行性。4、考虑到实际的并行与分布式系统环境中异构平台的存在,研究和分析了异构星型网络环境下考虑处理机释放时间的可分任务调度问题,建立了异构系统环境下的混合时序约束可分任务调度优化模型,并设计了新的编码方案和遗传算子,用遗传算法对问题进行求解,同时引入了局部搜索策略以加快算法的收敛速度。进行了理论分析和实验仿真,实验结果表明,同已有的几种调度算法相比,本文所提出的算法能够得到更优的调度方案,证明了本文所提出算法的有效性。

关键词：并行与分布式系统可分任务调度遗传算法释放时间混合时序约束

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一种用于星载虚拟化平台的任务容器调度算法

西北工业大学学报 2024年第2期42卷 319-327页

作者：刘明轩郭博渊刘曦梁欣欣赵强龙杨晓峰谷建华西北工业大学计算机学院陕西西安710072 西安微电子技术研究所陕西西安710065

星载虚拟化平台借助容器等轻量级虚拟化技术,将计算任务封装到容器中形成任务容器,从而实现资源的高效利用。然而,该平台的任务容器调度问题是一个亟需解决的难题。针对这一问题建立了一个基于非阻塞通信模式的可分容器任务多趟调度模... 详细信息

星载虚拟化平台借助容器等轻量级虚拟化技术,将计算任务封装到容器中形成任务容器,从而实现资源的高效利用。然而,该平台的任务容器调度问题是一个亟需解决的难题。针对这一问题建立了一个基于非阻塞通信模式的可分容器任务多趟调度模型。在该基础上,提出了一种新的调度算法,旨在确定最佳的处理机调度顺序和调度趟数。该算法结合可分任务容器和多趟调度的概念,通过将任务分解为可执行的子任务,并在多个调度阶段中进行任务分配和处理机调度,从而优化调度顺序,提高整体处理效率。该算法是一种改进的遗传算法,在传统遗传算法的基础上添加了子种群隔离的优化策略,其核心思想是将种群划分策略引入算法过程,从而改善遗传算法的性能和效果。通过实验验证了该算法的有效性和收敛性,结果表明,该算法缩短了任务完成时间。

关键词：星载计算虚拟化容器可分任务调度