异构计算环境下基于优先队列划分的调度算法

人工智能的飞速发展对高性能计算提出了更高的要求,异构计算环境下任务调度问题一直是高性能计算中的关键问题.本文提出一种基于优先队列划分的调度算法(PQDSA),该算法根据DAG(有向无循环图)任务集的入口节点数量确定优先队列数,通过任务的通信开销和计算开销划分任务队列,进而将关键节点任务分配给合适的队列,以产生效果较佳的任务调度队列,从而提高任务间的并行性,降低任务集的完工时间.与此同时,进一步基于插入策略将任务调度到处理器上,使任务调度更加高效地执行.PQDSA算法可以减少任务间的时间消耗,提高处理器的调度效率.通过与两个经典算法的性能对比,实验结果表明本文提出的PQDSA算法在任务完工时间和调度效率方面都要明显优于对比的算法.     

异构计算系统的独立任务调度启发式算法

有效的任务调度是异构计算系统获取高性能的关键因素之一，由于任务调度问题是NP-困难的，为了获取尽可能好的解．文献中存在许多启发式调度算法。针对异构计算系统的独立任务调度问题，在分析现有启发式调度算法的优缺点的基础上．综合考虑负载平衡和使尽可能多的任务调度到具有较小处理时间的机器上，提出一种新的调度算法．命名为最佳最小完成时间（BMCT）调度算法，与文献中其它算法进行比较表明，它能产生更好的调度结果。     

一种基于可重构多FPGA 的任务调度与任务复制方法

在可重构多现场可编程逻辑门阵列（FPGA）系统中,任务调度是一个极其重要的研究方向。参照同构与异构计算领域的调度算法,结合可重构多FPGA计算模型的自身特点,在现有的调度算法的基础上,将任务复制方法引入到可重构多FPGA系统计算领域,如果任务余图最长路经上的父子节点不在同一FPGA上,通过寻找FPGA上的复制空间,提出的算法将父节点尽可能复制在子节点所在的FPGA上,减小了任务之间的通信开销。实验结果表明,对于任务调度有向无环图,提出方法的调度长度优于或等于前人方法的性能下界,而且,FPGA利用率有所提高。     

一种全局较优的静态任务调度算法

针对现有任务调度算法优先级选取过于单一所产生局部较优调度结果的问题,从全局较优出发,提出一种先分层后分支决定优先级的静态任务调度算法—HGCOTS算法。该算法考虑了任务间较大的通信开销和冗余任务对异构CMP任务调度效率的影响,通过综合区间插入和任务复制技术最大限度地降低了任务间的通信开销,对冗余任务进行删除,明显提高了任务调度效率。使用随机生成图进行模拟实验,与其他算法相比,新算法具有更小的调度长度。     

异构环境下降低慢任务抖动的调度算法——DPST

为解决在异构计算环境中现有的云计算负载均衡算法存在的慢任务频繁抖动的问题,提出了一种能减低慢任务调度抖动概率的算法--DPST算法。首先通过定义一种异构计算节点中异构任务的能力度量,对执行异构任务的节点处理能力进行了归一化;然后通过引入节点能力预判机制,降低慢任务无效调度的次数;并且利用慢任务和慢节点双队列机制,提高了调度效率。实验结果表明,DPST相对于Hadoop平台在异构环境下任务调度的抖动次数下降了40%以上。由于有效降低了任务调度的抖动次数,在异构环境中DPST算法能明显地缩短任务的平均响应时间并提高系统的吞吐量。     

物联网环境下具有顺序约束关系的静态任务表调度算法

针对物联网异构调度环境下并行计算的静态任务调度问题,提出了一种基于最早完成时间策略改变调度顺序的表调度算法HDPTS。该算法针对现有表调度算法在调度前不能准确地确定调度顺序的问题,在IHEFT算法的基础上添加了一个动态优先级调度策略,当节点的前驱任务都已经完成调度任务时,就改变该节点的调度优先级。任务优先级的计算在所有前驱任务到达这个任务的最晚完成时间与所有资源上最大可以使用时间之间取最大值的基础上,同时考虑到分配到各个资源上的任务对后继任务的影响和资源上的负载情况,以及上行权重的计算值和对出口任务的影响,使得优先级计算更加合理,能够根据任务分配动态合理改变任务调度顺序。通过随机生成一个算例进行测试,结果表明HDPTS比IHEFT、HEFT在调度长度方面减少14.29%;对大量随机产生的特定结构的有向无环图(DAG)进行测试,测试结果显示HDPTS算法比IHEFT、HEFT和LDCP算法更有效。     

一种基于虚拟截止时间制导的改进的Min-Min元任务调度算法

在网格环境下,资源状况和用户行为相当复杂,是一个异构计算环境,元任务（meta—task）调度比传统并行调度更为复杂。如何映射一组任务到一组机器上被证明是NP问题,其目的一般是最小化任务完成时间（makespan）。为解决这一问题,已经提出一些启发式任务调度算法,例如具有代表性的MinMin元任务调度算法。本文在Min-Min元任务调度算法的基础上,通过虚拟截止时间制导的方法来改进Min-Min算法。实验结果表明,本文提出的算法具有更短的任务完成时间。     

异构环境下自适应Reduce任务调度算法的研究*

在异构环境下的MapReduce编程模型中,Reduce任务的调度存在随机性,通常在分配任务时既没有考虑数据本地性,也没有考虑计算节点对当前任务的计算能力。针对以上问题,提出一种异构环境下自适应Reduce任务调度算法(SARS),该算法首先根据Reduce任务的输入数据分布选择所含数据量最大的机架;在选择计算节点的过程中,结合节点所含任务的数据量、节点的计算能力和当前节点的忙碌状态来选出任务的执行节点。最后实验结果表明,SARS算法减少了Reduce任务执行时的网络开销,同时也减少了Reduce任务的执行时间。     

基于通信和计算开销的网格任务调度算法的研究

在计算密集型的异构网格环境中,有效的任务调度是一个关键的问题,这是一个完全NP问题,针对这一问题提出了一种基于通信和计算开销的启发式网格任务调度算法,这一算法考虑了不同的节点计算能力、任务大小和网络带宽,最后给出了相应的实验及相关算法的比较结果,表明了该算法对于异构环境具有更优的性能。     

异构云中综合时间能耗成本的任务调度算法

针对异构云环境下不合理的任务-资源映射而导致依赖任务在运行过程中产生高能耗的问题,提出一种综合时间能耗成本的任务调度算法（ Time and Energy Consumption Cost Scheduling,TECCS）。根据任务图逐层进行任务调度,面对同一层任务调度顺序只单独基于时间因素考虑而过于单一的问题,引入通信因子和计算因子,综合时间与能耗成本决定同一层任务的调度顺序;分析任务之间的依赖关系,自上而下,为任务分配计算节点,使得整个任务在期望完成时间条件下节省更多能耗。从性能和能耗方面将TECCS与TUGS（ Time Unify Greed Scheduling）、CATS（ Communication-Aware Task Scheduling）、EETDS （ Energy Efficient Task Duplication Scheduling）进行比较,结果表明TECCS在满足任务期望完成时间条件下能耗最少。     

List scheduling with duplication for heterogeneous computing systems

Effective task scheduling is essential for obtaining high performance in heterogeneous computing systems (HCS). However, finding an effective task schedule in HCS, requires the consideration of the heterogeneity of computation and communication. To solve this problem, we present a list scheduling algorithm, called Heterogeneous Earliest Finish with Duplicator (HEFD). As task priority is a key attribute for list scheduling algorithm, this paper presents a new approach for computing their priority which considers the performance difference in target HCS using variance. Another novel idea proposed in this paper is to try to duplicate all parent tasks and get an optimal scheduling solution. The comparison study, based on both randomly generated graphs and the graphs of some real applications, shows that our scheduling algorithm HEFD significantly surpasses other three well-known algorithms.     

基于HEFT和CPOP的相关任务表调度算法

DAG任务调度是当前研究的热点,DAG任务模型中任务的调度顺序一方面会影响用户服务满意质量,另一方面也会影响云服务资源的利用率,高效的任务调度算法能够使多核处理器的资源分配和并行计算能力更强.表调度算法HEFT算法以及CPOP算法在相关任务调度中存在效率较低等问题.本文基于HEFT算法和CPOP算法,提出了一种相关任务调度模型和相关任务调度算法IHEFT算法,对任务排序和任务调度两个方面进行改进.任务排序阶段,以任务的方差以及平均通信代价作为排序的依据;任务调度阶段,对满足任务复制条件的结点进行任务复制.实验证明,IHEFT算法在任务调度跨度、任务调度平均等待时间以及平均Slack值方面均优于HEFT算法和CPOP算法.     

云计算环境下科学工作流两阶段任务调度策略

经过对云环境下科学工作流现有的任务调度策略进行分析研究,针对异态最早结束时间(HEFT)算法及其改进算法SHEFT在任务执行过程中出现的资源闲置现象,结合云计算的特点,在SHEFT算法的基础上提出了一种两阶段任务调度策略。该策略在完成时间最少的情况下能够对资源的闲置时间进行尽可能的利用。经过对该算法进行实验和性能分析,表明该策略在完成时间和资源利用方面都有很大改进。     

DAG Scheduling in Heterogeneous Computing and Grid Environments Using Variable Neighborhood Search Algorithm

DAG scheduling is a process that plans and supervises the execution of interdependent tasks on heterogeneous computing resources. Efficient task scheduling is one of the important factors to improve the performance of heterogeneous computing systems. In this paper, an investigation on implementing Variable Neighborhood Search (VNS) algorithm for scheduling dependent jobs on heterogeneous computing and grid environments is carried out. Hybrid Two PHase VNS (HTPHVNS) DAG scheduling algorithm has been proposed. The performance of the VNS and HTPHVNS algorithm has been evaluated with Genetic Algorithm and Heterogeneous Earliest Finish Time algorithm. Simulation results show that VNS and HTPHVNS algorithm generally perform better than other meta-heuristics methods.     

基于任务复制的多维QoS云计算任务调度

为了满足云计算环境下用户服务质量(QoS)需求和提高虚拟资源空闲时间段的利用率,提出了一种基于任务复制的多维QoS任务调度策略。首先,构建云资源模型和用户QoS模型,然后根据虚拟资源的利用情况和QoS的满意度对虚拟机进行性能测评,选择综合性能更高的虚拟资源进行任务的分配;在任务执行时为了缩短任务的完成时间,在调度过程中引入了在空闲时间段复制父任务的方式。通过仿真实验将该算法与HEFT、CPOP进行比较,实验结果显示：当用户偏好可靠性执行时,该算法平均可靠性比HEFT和CPOP高;当用户偏好完成时间和费用花费执行时,该算法平均完成时间比HEFT和CPOP少;当用户无偏好执行时,该算法平均完成时间和平均花费均比HEFT和CPOP少。结果表明该算法能有效提高资源利用率和用户的满意度。     

云计算环境下对资源聚类的工作流任务调度算法

针对云计算环境中资源具有规模庞大、异构性、多样性等特点,提出了一种对资源进行模糊聚类的工作流任务调度算法。经过对网络资源属性进行量化、规范化,以预先构建的任务模型和资源模型为基础,结合模糊数学理论划分资源,使得在任务调度时能够较准确地优先选择综合性能较好的资源类簇,缩短了任务资源相匹配的时间,提高了调度性能。通过仿真实验将此算法与HEFT、DLS进行比较,实验结果表明,当任务在[0,100]范围增加时,该算法平均SLR比HEFT小34%,比DLS小99%,其平均Speedup比HEFT大59%,比DLS大102%;当资源在[0,100]范围增加时,该算法平均SLR比HEFT小36%,比DLS小97%,其平均Speedup比HEFT大45%,比DLS大108%。所提算法实现了对资源的合理划分,且在执行跨度方面具有优越性。     

车联网数据流的多维服务质量改进异构计算最早完成时间调度算法

针对车联网中数据流分布式处理的调度问题,提出了多维服务质量(QoS)改进异构计算最早完成时间(HEFT)调度算法.首先,分别建立了车联网中数据流的分布式处理任务的带权有向无环图模型和车联网分布式计算资源的七维QoS属性带权无向拓扑结构图模型.其次,改进经典的HEFT调度算法中的列表构造方法为最高层最小后继任务优先列表构造方法; 同时,将车联网分布式计算资源的七维QoS属性进行分组、降维,转化为两维综合属性优先权:计算性能优先权和通信性能优先权,形成了两种不同用户偏好的多维QoS改进HEFT调度算法.最后,通过算例分析表明:两种不同用户偏好的多维QoS改进HEFT调度算法综合性能优于经典的HEFT调度算法和轮询调度算法.     

云计算中基于任务分层和时间约束的关联任务调度算法

针对云计算中对关联任务进行调度时出现任务执行延迟的问题,提出了一种基于任务分层和时间约束的关联任务调度(RTS-THTC)算法。该算法采用构建有向无环图(DAG)的方式表示关联任务的执行次序,通过使用对DAG进行分层的方法提高任务的并行性,计算每一层任务的完成时间约束,将每一层中的任务同时调度至具有最小完成时间的资源上。与基于异构环境的最小完成时间(HEFT)算法的对比实验〖BP(〗原文“试验”〖BP)〗结果表明,RTS-THTC算法在完成时间上比HEFT算法短,并且能够有效地减缓关联任务出现延迟的情况。     

一种基于负载均衡性的网格任务调度算法

针对二分图匹配算法在任务之间存在时序关系时无法进行有效调度以及EFT算法没有充分考虑各处理机性能及网络通信状况的问题,提出基于二分图匹配的改进ETF算法。该算法综合考虑任务之间的时序关系、处理机的性能、处理机之间的通信情况及已处理任务的调度情况,利用二分图最佳匹配思想对局部任务进行调度。实验表明该算法具有较小的调度长度和较好的负载均衡性。