异构分布式环境下多DAG工作流的混合调度策略

关于多个DAG工作流在异构分布式环境下调度的研究近来有了新的进展,也解决了一些问题,但现阶段还没有考虑和解决根据不同类型DAG的需求按优先级进行分类,以及对不同时间到达的多个不同优先级DAG进行调度的问题.为解决这些问题,针对各用户对DAG工作流的QoS需求的不同,在对不同用户的DAG工作流进行优先级划分的基础上,首先提出了一种新的调度模型,并改进了已有的公平调度算法,解决在不同时间上被提交的具有相同优先级的多个DAG工作流之间调度的公平性问题.为了提高资源利用率和高优先级DAG尽可能小地受低优先级DAG的影响,又提出了一种适用于多个不同优先级DAG之间调度的Backfill算法.在新的系统模型和这两种算法的基础上,提出了一种混合调度策略.实验结果表明,这种混合调策略能够兼顾不同时间到达的多个不同类型DAG调度需求和资源利用率的改善.另外,通过实验发现了关于两个DAG调度所特有的"拖尾"规律,具有进一步研究和应用的价值.     

基于最小化传输和完成时间的多DAG调度

针对云计算环境下多个有向无环图(DAG)工作流的调度问题,提出一种基于最小化数据传输时间和任务完成时间(LTCT)的算法,用于处理具有相同优先级的多个DAG工作流之间的调度问题。在多个DAG优先级各不相同时的情况下,给出多优先级多DAG的混合调度算法。实验结果表明,LTCT算法较E-Fairness算法在保证多DAG调度公平性的基础上,能避免额外的数据传输开销,有利于缩短整个工作流的执行Makespan,提高资源的利用率。     

基于优先级的抢占式并行调度算法设计与分析

并行作业调度系统负责对高性能计算系统中作业队列的管理。其核心功能是在每次调度发生时，选择下一个被执行的作业。最简单的调度算法是先来先服务（FCFS）。但这种方法的缺点是资源利用率很低。解决这个问题，目前常用的算法有EASY Backfilling。但EASY算法也存在两个缺陷：要求用户估计作业运行时间和偏爱小作业。针对这两个问题，本文设计了一种新的调度方法：基于优先级的抢占式并行调度（Priority-based Preemptive Scheduling），并实现了两种算法的模拟系统，从性能和公平性两个角度对PPS算法和EASY算法进行了比较分析，表明了PPS算法的有效性。     

关于RTOS抢占式调度及优先级反转的几点探讨

抢占式调度是RTOS的一个重要的调度策略,它保证了嵌入式系统的实时性.合理地分配任务的优先级和使用系统资源将会大大提高系统的性能.而解决优先级反转问题将保证系统共享资源的合理使用和多任务的正常运行.在对RTOS抢占式调度策略的研究的基础上,指出了什么是优先级反转,以及问题发生的原因,并给出了优先级继承和优先级封顶的解决方法.     

云计算环境下多DAG调度的资源分配进化算法

现有多DAG调度研究主要在多个DAG共享资源调度的时间最小化、公平性最大化、吞吐量最大化等问题方面提出了相关的解决方案,然而,现有的方法还不能很好地解决云计算环境下多DAG共享资源调度的资源分配优化问题.为此,首先分析讨论了一组多DAG共享云计算资源调度中的多DAG数量、属性结构分布特点与资源需求量之间的关系,并在此基础上提出了基于资源需求强度预测变异方法的进化算法EFRD,有效地解决了云计算环境下多DAG共享资源调度的资源分配优化问题,既保证了多DAG的调度执行时间最小化,也避免了资源的浪费.实验表明,EFRD算法能够有效地收敛到最优解.     

有期限约束的多DAG共享资源的调度及公平费用优化方法

随着网格和云计算工作流技术的发展,近来关于多DAG(Directed Acyclic Graph)共享资源调度的研究取得了一些进展,然而,关于具有最晚完成期限约束的多DAG共享一组有限异构资源的调度及其费用最低化等问题还有待进一步研究和解决.针对这些问题,文中首先提出了衡量DAG期限紧急水平的"相对严格程度"的新方法,并在此基础上提出了基于相对严格程度的调度算法MDRS(Scheduling for Multi-DAGs with Deadline based on Relative Stritness).该算法不仅能够合理处理多个DAG之间调度的紧急水平关系,也能对由于DAG期限过于严格而可能产生的"过饱和"情况进行探测和处理.一旦遇到"过饱和"情况,则采用"堆栈"与"调度回溯"相结合的机制尽可能少地丢弃其中的DAG,从而达到DAG吞吐量最大化调度目标.在MDRS算法的基础上,为了满足各DAG期限内完成约束条件,并尽可能公平地降低多个DAG执行的费用,又提出了基于单位相对严格程度变化量的费用降低率最大化方法的费用优化算法CDVRS(Cost Decrease based on Variance of the Relative Strictness).实验表明:这些方法及算法能够达到较好的性能.     

一种实时多任务操作系统的进程调度分析

进程调度是影响操作系统实时性的重要因素,对操作系统的整体性能有着非常重要的影响.文中从进程结构、进程的状态、进程调度策略等几方面对一个实时多任务操作系统SZ97进行了分析,最后给出了进程调度中断程序的清单.     

DAG分割模型下的云工作流调度策略

为了优化云工作流调度的经济代价和执行效率,提出一种基于有向无循环图（DAG）分割的工作流调度算法PBWS。以工作流调度效率与代价同步优化为目标,算法将调度求解过程划分为三个阶段进行：工作流DAG结构分割、分割结构调整及资源分配。工作流DAG结构分割阶段在确保任务间执行顺序依赖的同时求解初始的任务分割图;分割结构调整阶段以降低执行跨度为目标,在不同分割间对任务进行重分配;资源分配阶段旨在选择代价最高效的任务与资源映射关系,确保资源的总空闲时间最小。利用五种科学工作流DAG模型对算法进行了仿真实验。结果表明。PBWS算法仅以较小的执行跨度为开销,极大降低了工作流执行代价,实现了调度效率与调度代价的同步优化,其综合性能是优于同类型算法的。     

通信竞争的混合关键级系统多DAG动态调度策略

以多DAG模型研究通信竞争的混合关键级系统(mixed-criticality systems)的调度问题是适应现代汽车电子系统异构化和分布式的需要.首先实现通信竞争环境下“向上排序值(upward rank value)”和“最早完成时间(earliest finish time)”中时间的精确分析,以适应系统中计算与网络均异构,且任务与消息的同步特征.接着提出公平策略的多DAG动态任务与消息调度F_MDDTMS算法,以降低系统的调度长度;提出关键级策略的多DAG动态任务与消息调度C_MDDTMS算法,以确保高关键级应用的实时性;结合F_MDDTMS算法和C_MDDTMS算法,提出混合关键级策略的多DAG动态任务与消息调度MC_MDDTMS算法,既确保混合关键级系统中高关键级应用的实时性,又使得低关键级应用得到积极的处理.实例分析和实验结果验证了提出的算法在调度长度、不公平性、最差响应时间和实时性上的优越性.     

面向云计算的任务调度算法综述

介绍了云计算,对任务调度在云计算中的地位做了分析,并由任务调度出发,对云计算任务调度算法的研究现状进行分类、梳理和总结.根据调度目标的不同,将算法分为单目标优化的任务调度算法和多目标的任务调度算法,对每类方法的代表性算法进行了分析介绍,并详细总结了每类方法的基本思想,对其优缺点做了分析、对比,并对改进方式进行了归纳.     

云计算资源调度研究综述

资源调度是云计算的一个主要研究方向.首先对云计算资源调度的相关研究现状进行深入调查和分析;然后重点讨论以降低云计算数据中心能耗为目标的资源调度方法、以提高系统资源利用率为目标的资源管理方法、基于经济学的云资源管理模型,给出最小能耗的云计算资源调度模型和最小服务器数量的云计算资源调度模型,并深入分析和比较现有的云资源调度方法;最后指出云计算资源管理的未来重要研究方向:基于预测的资源调度、能耗与性能折衷的调度、面向不同应用负载的资源管理策略与机制、面向计算能力(CPU、内存)和网络带宽的综合资源分配、多目标优化的资源调度,以便为云计算研究提供有益的参考.     

云计算调度算法综述

对当前云计算的调度算法进行了综述;介绍和分析了在云计算调度算法领域里比较有代表性的两个基本的算法——遗传算法和粒子群优化算法;最后对今后的研究方向进行总结和展望。     

气象环境下的云计算调度算法

针对气象计算的特点,提出气象计算的云模型,在这个模型之上,提出气象云计算（Weather Cloud）的启发式调度算法。调度算法对气象作业按照时间紧迫型、CPU紧迫型、内存紧迫型和硬盘空间紧迫型进行分类,计算资源综合紧迫指数,相应地赋予不同调度优先权限。与CMMS（Cloud Min min Scheduling）、AFCFS（Adaptive First Come First Service）、Fair的调度算法对比表明,Weather Cloud的调度算法不但减少了计算的等待时间,而且增加了完成的指令数量。     

面向云计算的期限约束的MapReduce作业调度方法

提出一种面向异构云计算环境的截止时间约束的MapReduce作业调度方法。使用加权偶图建模MapReduce作业调度问题,将Map任务及Reduce任务与资源槽分为2个节点集合,连接2个节点集合的边的权重为任务在资源槽上的执行时间。进而,使用整数线性规划求解最小加权偶图匹配,从而得到任务到资源槽的调度方案。本文考虑了云计算环境下异构节点任务处理时间的差异性,在线动态评估和调整任务的截止时间,从而提升了MapReduce作业处理的性能。实验结果表明,所提出的方法缩短了作业数据访问的时间,最小化了截止时间冲突的作业数量。     

云计算资源调度算法仿真

针对云计算的资源调度问题,有效利用云网络结构,是分布式结构与网格技术中的主要问题.大量资源调度算法使用任务结构对云计算环境下的负载进行分配,但较少考虑网络节点的动态信任度问题使得云计算资源存在一定的安全隐患.首先基于云计算任务串并联结构对网络动态资源进行分配,然后使用粒子群算法并结合节点置信度指标进行改进.通过仿真进行验证,证明了改进方法在增加节点信任度指标后提高了云计算资源的利用率,降低了网络资源负载.     

多次抢占项目调度问题的混合遗传算法

研究多次抢占式资源受限的项目调度问题，假设任意时间点可作为资源抢占节点且抢占次数不受限制，建立满足多次资源抢占的线性整数规划模型并提出改进遗传算法对其进行求解。为克服遗传算法（GA）局部搜索能力缺陷，在算法中引入禁忌搜索（TS）进一步优化子代。针对性地设计了允许多次抢占的基于工作优先级编码策略以及串行调度方案生成机制。通过测试算例集实验调试算法参数，并以标准算例集（Project Scheduling Problem Library，PSPLIB）对算法进行可行性检验。实验结果表明，资源受限项目调度问题中引入多次抢占机制能有效缩减项目工期，设计的算法对问题求解效果良好。     

云计算任务冗余调度优化模型

为了解决现有云计算平台的高度动态性和异构性带来的可靠性低的问题,提出了一种基于冗余调度的可靠云计算模型。针对云计算按需付费的特点,基于该可靠模型,建立了基于服务费用约束的冗余调度优化模型,以保证在该费用约束下获得最大的云计算服务可靠性。最后,用遗传算法解决该最优冗余分配问题。