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异构分布式系统中一种新型主副版本调度算法

计算机工程与应用 2019年第21期55卷 93-98页

作者：朱永超周川郭健吴益飞崔玉伟南京理工大学自动化学院南京210094 中航工业西安飞行自动控制研究所西安710065

针对异构分布式系统中处理器数量相对较少时优先级约束条件带来的副版本调度易失败问题,提出一种新型高可靠性主副版本调度算法(HRPB)。任务模型以有向无环图(DAG)表示,该算法共计调度主、副两个版本的任务。在任务优先级排序阶段,根据... 详细信息

针对异构分布式系统中处理器数量相对较少时优先级约束条件带来的副版本调度易失败问题,提出一种新型高可靠性主副版本调度算法(HRPB)。任务模型以有向无环图(DAG)表示,该算法共计调度主、副两个版本的任务。在任务优先级排序阶段,根据任务执行时间及截止时限来制定新指标平均最晚开始时间(ALST)进行排序;在任务处理器分配阶段,采取多一重备份策略以解决处理器数量相对较少时优先级约束条件带来的副版本调度易失败问题,并且改进了副版本调度时的可靠性指标计算方法。通过随机生成DAG图进行算法仿真测试,实验结果表明,HRPB比eFRD具有更优的副版本调度成功率、更高的系统可靠性。

关键词：异构分布式系统优先级约束任务有向无环图主副版本任务调度

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混合关键任务可靠调度方法与调度性分析

西安电子科技大学学报 2016年第6期43卷 158-163页

作者：景维鹏霍帅起陈广胜刘亚秋东北林业大学信息与计算机工程学院黑龙江哈尔滨150040 黑龙江省林业生态大数据存储与高性能(云)计算工程研究中心黑龙江哈尔滨150040

为了解决云计算环境下混合关键性任务的可靠调度问题,提出了一种基于主副版本两阶段的混合关键任务可靠调度方法.算法首先对需要调度的混合关键性任务进行优先级划分,按照调度截止期最短的原则将主版本任务调度到目标虚拟机上,对副版本... 详细信息

为了解决云计算环境下混合关键性任务的可靠调度问题,提出了一种基于主副版本两阶段的混合关键任务可靠调度方法.算法首先对需要调度的混合关键性任务进行优先级划分,按照调度截止期最短的原则将主版本任务调度到目标虚拟机上,对副版本任务按照复制成本最低的原则使用重叠方法进行调度;再对调度到不同虚拟机上的主副版本任务进行可调度分析,对于不能满足分析的任务启动更高关键性等级进行处理.实验结果表明了混合关键任务可靠调度方法具有较高的可靠性和负载平衡能力.

关键词：云计算混合关键性任务可靠调度主副版本

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副版本不可抢占的全局容错调度算法

软件学报 2016年第12期27卷 3158-3171页

作者：彭浩陆阳孙峰韩江洪合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009

容错是硬实时系统的关键能力,容错调度算法可以在有错误发生的情况下满足任务的实时性需求.在主副版本机制的容错调度算法中,主版本出错后留给副版本运行的时间窗口小,副版本容易错失截止期.针对副版本需要快速响应的问题,提出副版本不... 详细信息

容错是硬实时系统的关键能力,容错调度算法可以在有错误发生的情况下满足任务的实时性需求.在主副版本机制的容错调度算法中,主版本出错后留给副版本运行的时间窗口小,副版本容易错失截止期.针对副版本需要快速响应的问题,提出副版本不可抢占的全局容错调度算法FTGS-NPB(fault-tolerant global scheduling with non-preemptive backups),赋予副版本全局最高优先级,使副版本在主版本出错后可以立刻获得处理器资源,并且在运行过程中不会被其他任务抢占.这样,副版本可以在最短时间内响应.分别基于截止期分析和响应时间分析建立了FTGS-NPB的可调度性测试,并分析了两种可调度性测试分别适用于不同的优先级分配算法.仿真实验结果表明,FTGS-NPB可以有效地减少实现容错的代价.

关键词：多处理器硬实时系统主副版本容错调度全局调度

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异构平台实时任务的可用性提升容错调度算法

计算机研究与发展 2015年第12期52卷 2669-2683页

作者：孙健张兴军董小社西安交通大学电子与信息工程学院西安710049

随着互联网+、云计算以及大数据等领域的迅速发展,异构平台成为部署科学计算、工业控制、云存储等关键应用的重要平台.由于平台内处理机性能及软硬件体系结构的异构性,异构平台表现出良好的可扩展性与高性价比.但是平台规模扩大和系统... 详细信息

随着互联网+、云计算以及大数据等领域的迅速发展,异构平台成为部署科学计算、工业控制、云存储等关键应用的重要平台.由于平台内处理机性能及软硬件体系结构的异构性,异构平台表现出良好的可扩展性与高性价比.但是平台规模扩大和系统应用日趋复杂导致异构平台上实时任务的可调度性变差,系统可用性降低.针对此问题,提出了一种异构平台实时任务的可用性提升容错调度算法(availability improving fault-tolerant scheduling algorithm,AIFSAL).以处理器利用率和可用性成本为依据设计任务调度整体框架结构、处理机、任务以及调度模型;结合可用性成本设计算法并通过主副版本备份(primary/backup copy,PB)方法实现容错,任务副版本根据处理器利用率不同选择被动或重叠方式执行以减少系统冗余开销,提高可调度性,调度中无论任务主、副版本均优先选择可用性成本低的处理机以提高系统可用性;对任务分配情况和可调度性进行理论分析以证明AIFSAL的可行性.仿真实验与比较分析表明,AIFSAL较可用性约束(availability approached task scheduling algorithm,AATSAL)算法、单调速率扩展(task partition based fault-tolerant rate-monotonic,TPFTRM)算法以及最早完成时间(MinMin)算法在不降低可调度性的基础上有效地提升了系统可用性,减少了系统综合开销,综合性能提高显著.

关键词：异构平台任务调度可用性容错主副版本

可靠性代价和Makespan驱动的分布式容错调度算法

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高技术通讯 2012年第5期22卷 477-482页

作者：景维鹏吴智博刘宏伟董剑哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院哈尔滨150080 东北林业大学信息与计算机工程学院哈尔滨150040

为解决异构分布式环境下采用主副版本策略的可靠性调度问题，提出一种基于优先级约束的可靠性代价和Makespan（调度时长）驱动的分布式容错调度算法DRCAMD。该算法可在满足系统可调度性的前提下，以异构分布式环境的节点、通信链路的可... 详细信息

为解决异构分布式环境下采用主副版本策略的可靠性调度问题，提出一种基于优先级约束的可靠性代价和Makespan（调度时长）驱动的分布式容错调度算法DRCAMD。该算法可在满足系统可调度性的前提下，以异构分布式环境的节点、通信链路的可靠性与Makespan做为可调节局部目标函数，实现具有较高可靠性及较短执行时间的容错调度策略，避免将任务分配到失效率较高的节点上执行。另外，算法的副版本采用被动和主副重叠方式执行，使得容错调度算法具有较大的灵活性。仿真实验表明，该算法性能优于现有容错算法。

关键词：主副版本优先级约束高失效率主副重叠方式

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副版本延迟的多处理器全局实时容错调度算法

电子测量与仪器学报 2015年第9期29卷 1302-1309页

作者：彭浩韩江洪陆阳夏伟合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009

针对多处理器硬实时系统运行过程中任务出错问题,提出一种基于主副版本策略的固定优先级全局容错调度算法FTGS-BD(fault tolerant global scheduling with backup delay)。该算法使用主动副版本和被动副版本,在保证实时性的前提下根据... 详细信息

针对多处理器硬实时系统运行过程中任务出错问题,提出一种基于主副版本策略的固定优先级全局容错调度算法FTGS-BD(fault tolerant global scheduling with backup delay)。该算法使用主动副版本和被动副版本,在保证实时性的前提下根据任务需求和硬件性能尽可能的推迟主动副版本的运行,并在不需要副版本响应时回收分配给副版本的资源,从而减少实现容错所需的代价。仿真结果表明,和仅使用被动副版本的全局容错调度算法相比,在调度相同的任务集时,FTGS-BD最多可以减少20%的处理器资源需求,平均减少12%。FTGS-BD能够应用于主副版本总使用率最大值大于1的任务集。

关键词：多处理器硬实时系统主副版本容错调度全局调度

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异构分布式系统的可靠性任务调度策略研究

异构分布式系统的可靠性任务调度策略研究

作者：朱永超南京理工大学

学位级别：硕士

随着计算机和网络技术的飞速发展,分布式系统在飞行控制、自动驾驶、地震数据处理等关键领域被越来越广泛地运用,而异构分布式系统在提高计算性能和高可靠性方面具备着很大的发展前景。高效可靠的任务调度策略是异构分布式系统获取高性... 详细信息

随着计算机和网络技术的飞速发展,分布式系统在飞行控制、自动驾驶、地震数据处理等关键领域被越来越广泛地运用,而异构分布式系统在提高计算性能和高可靠性方面具备着很大的发展前景。高效可靠的任务调度策略是异构分布式系统获取高性能的关键。本文针对异构分布式系统的可靠性任务调度策略问题,主要研究工作如下:首先,针对异构分布式系统中处理器数量相对较少时优先级约束条件带来的副版本调度易失败问题,提出一种新型高可靠性主副版本调度算法HRPB。任务模型以有向无环图（Directed acyclic graph,DAG）表示,算法共计调度主、副两个版本的任务。在任务优先级排序阶段,根据任务执行时间及截止时限来制定新指标平均最晚开始时间ALST进行排序;在任务处理器分配阶段,采取多一重备份策略以解决处理器数量相对较少时优先级约束条件带来的副版本调度易失败问题。其次,针对异构分布式系统中面向任务优先级约束的调度问题,提出一种基于模拟退火算法的改进主副版本调度策略SAPB。在任务优先级排序阶段,采取HEFT的任务排序方法,避免了eFRD等主副版本调度算法中任务模型描述的局限性问题;在任务处理器分配阶段,采取模拟退火算法搜索满足截止时限条件下具有更高可靠性的调度结果。再次,针对异构分布式系统中混合任务的调度问题,提出一种兼顾可靠性的调度算法MRHS。混合任务分为周期性任务与非周期性任务,周期性任务以DAG图模型表示;非周期性任务以四元组模型表示。离线阶段仅调度周期性任务,采取模拟退火算法搜索满足具有更高指标值的调度结果;在线阶段调度随机进入的非周期性任务,利用处理器空闲间隔选择具有更高指标值的调度结果,并引入延迟原则和任务再分配原则解决空闲间隔不满足随机任务调度需求的问题。最后,针对上述提出的可靠性任务调度策略,利用随机生成的任务模型进行仿真测试,验证所提可靠性任务调度策略的性能。

关键词：异构分布式系统有向无环图主副版本任务调度模拟退火算法

容错多处理机中一种高效的实时调度算法(英文)

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软件学报 2009年第10期20卷 2628-2636页

作者：王健孙建伶王新宇杨小虎王申康陈俊波浙江大学计算机科学与技术学院浙江杭州310027

针对基于主副版本容错的多处理机中独立的、抢占性的硬实时任务,提出了一种高效的调度算法——TPFTRM(task partition based fault tolerant rate-monotonic)算法.该算法将单机实时RM算法扩展到容错多处理机上,并且调度过程中从不使用... 详细信息

针对基于主副版本容错的多处理机中独立的、抢占性的硬实时任务,提出了一种高效的调度算法——TPFTRM(task partition based fault tolerant rate-monotonic)算法.该算法将单机实时RM算法扩展到容错多处理机上,并且调度过程中从不使用主动执行的任务副版本,而仅使用被动执行和主副重叠方式执行的任务副版本,从而最大限度地利用副版本重叠和分离技术提高了算法调度性能.此外,TPFTRM根据任务负载不同将任务集合划分成两个不相交的子集进行分配;还根据处理机调度的任务版本不同,将处理机集合划分成3个不相交的子集进行调度,从而使TPFTRM调度算法便于理解、实现以及减少了调度所需要的运行时间.模拟实验对各种具有不同周期和任务负载的任务集合进行了调度测试.实验结果表明,TPFTRM与目前所知同类算法相比,在调度相同参数的任务集合时不仅明显减少了调度所需要的处理机数目,还减少了调度所需要的运行时间,从而证实了TPFTRM算法的高效性.

关键词：硬实时主副版本容错调度算法多处理机周期任务

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卫星资源容错调度算法

计算机仿真 2014年第7期31卷 18-22页

作者：蔡星艳张兢王晓红邓勇 91635部队中国科学院软件研究所

关于卫星传感器资源容错调度的研究,针对卫星监视任务中可能出现的传感器故障等异常,结合空间任务中卫星传感器资源调度的特点,定义了可用性、可见度、松弛度、稳定性等卫星资源调度优化目标。针对任务执行过程中的传感器资源突发异常,... 详细信息

关于卫星传感器资源容错调度的研究,针对卫星监视任务中可能出现的传感器故障等异常,结合空间任务中卫星传感器资源调度的特点,定义了可用性、可见度、松弛度、稳定性等卫星资源调度优化目标。针对任务执行过程中的传感器资源突发异常,提出了利用IN-USE副版本模型的容错调度算法,容错算法主部分基于一个主副版本容错模型,在粒子群优化算法基础上生成可以抵抗传感器失效干扰的资源调度方案,替代部分是一个以动态规划为主体的资源分配模型。最后,通过仿真对比分析,证明了所提卫星传感器资源容错调度算法的有效性。

关键词：卫星资源实时调度容错主副版本