异构系统中基于可用性的抢占式任务调度算法研究

发布时间：2020-07-30 15:25

【摘要】： 在过去几十年中,异构系统已广泛用于科学和商业之中。近年来,很多学者致力于研究异构系统中以提高应用程序性能为目的的调度算法。调度理论中的基本假设是所有机器总是可用来处理任务的。这个假设可能在某些情况下是合理的,但当存在某种维护要求、中断或其他机器无法处理的限制等这些使机器不可用来处理任务的情况时,它并不是有效的,而这些约束因素实际存在于许多应用之中。 在本文中,可用性定义为一个计算节点在某一给定的时间间隔内运行的时间占总时间的比例。现在许多高效能的应用都需要具有高可用性的计算平台,如军事应用、医疗应用和国际商业应用等都需要非常高可用性的服务,因为只要有一个计算节点不可用都有可能导致严重故障或致命错误。因此,为了处理维护活动和意外失败等情况,异构系统的调度策略必须考虑到可用性因素。 为了解决这些问题,本文在对计算机系统可用性进行深入研究的基础上提出了一个基于可用性的异构系统的任务调度模型,分析了模型的可行性并提出了对抢占式任务的调度问题,通过对现有算法SSAC( Scheduling Strategy for multiple classes of tasks with Availability Constraints)的改进提出了一种基于可用性、支持多优先级的抢占式任务调度算法P-SSAC,并建立了负载平衡探测机制,对可用性的现实应用进行了扩展。该算法具有与现有算法近似的性能,但其可以工作在抢占模式下,且能保持可用性和响应能力之间一个良好的平衡,提高了任务的调度成功率。 在仿真实验部分,通过GridSim模拟器构造了一个含有十六个节点的异构系统,启用基于可用性的抢占式任务调度算法P-SSAC,通过新算法与几个经典的算法的实验结果的比较,表明P-SSAC算法显著提高了系统的可用性,原因在于它在分配任务给异构结点的过程中考虑了任务的可用性需求。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP302.1
【图文】：

9图 2.1 集群结构图2.1.4 集群系统的发展趋势随着网络技术、性能的不断提高，各种平台下的网络服务技术方案应运而生。其中影响最大的是由章文嵩博士成立的 LVS(Linux Virtual Server)自由软件项目，进行 Linux服务器集群的开发工作。同时，LVS 项目也是国内最早出现的自由软件项目之一。该项目针对高可伸缩、高可用网络服务的需求，给出了基于 IP 层和基于内容请求分发的负载平衡调度解决方法，它通过前端一个负载调度器（Load Balancer）无缝地将网络请求调度到真实服务器上，从而使得服务器集群的结构对客户是透明的，客户访问集群系统提供的网络服务就像访问一台高性能、高可用的服务器一样，客户程序不受服务器集群的影响且不需作任何修改。系统的伸缩性通过在服务集群中透明地加入和删除一个节点来达到，通过检测节点或服务进程故障和正确地重置系统达到高可用性，并在 Linux 内核中实现了这些方法，将一组服务器构成一个实现可伸缩的、高可用网络服务的虚拟服务器。LVS 集群采用 IP 负载平衡技术和基于内容请求分发技术。调度器有很好的吞吐率

图 2.2 LVS 集群的体系结构度器、服务器池和共享存储系统通过高速网络相连接，如 100M Gigabit 网络等。使用高速的网络，主要为避免当系统规模扩大的瓶颈。式系统式系统概述计算速度、系统可靠性和成本实效性的要求必将促使发展另外的冯·诺依曼结构的计算机。随着计算机网络的出现，一个新的算。当用户需要完成某项任务时，分布式计算提供尽可能多的透明访问，同时实现高性能与高可靠性的目标。式系统我们使用如下定义：布式系统是一个对用户看起来像普通系统，然而运行在一系列

任务分配策略具有超过静态调度策略的执行潜力，能够相互交换系统统负载的分配，能够适应系统负载变化情况，比静态调度策略更灵活策略利用系统状态的短期波动来提高性能，由于它必须收集、储存并此动态调度策略会产生比静态调度策略更多的系统开销，但这种开销。态任务的调度算法任务调度算法按照调度程序的结构或调度程序所收集调度信息的范围调度算法、分布式调度算法和层次式调度算法。集中式的调度策略式的调度策略系统中有一个负责调度的主机负责搜集系统负载信息。分配表，并且根据系统负载状况来分配任务。其它的主机都是计算主责接收任务，如图 3.1 所示。

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本文编号：2775736