网格的任务调度算法研究与分析

介绍网格计算中的任务调度技术,通过三个典型的调度模式,分析了适合各种环境下网格任务调度的基本模式。并给出几种经典的网格任务调度算法,通过对比各种算法的优缺点,指出调度问题进一步研究的方向。     

支持资源协同分配的网格任务调度研究

提出通用的网格和任务执行模型,并以此为基础,给出一种支持资源协同分配的任务调度算法。算法通过定义临界资源的概念,改进了传统的列表调度算法。模拟实验结果表明该调度策略更符合网格计算的复杂环境,能得到较短的任务执行时间,并更好的支持不同类型资源的协同分配。     

基于蚁群算法的网格资源分配与调度研究

网格环境下的资源分配与调度是一个NP难问题，蚂蚁算法是解决这类问题的有效算法．文章提出了改进的蚁群算法．该算法采用伪随机比例规则，不仅在网格计算资源完成任务后进行信息素的整体更新，还要求预分配网格计算资源时进行信息素的局部更新．模拟实验表明该算法是一种快速，有效，负载更均衡的算法．     

参数扫描应用的网格自适应调度

提出一种自适应调度方法,可使参数扫描应用在运行时保持近似的网格负载平衡,为适应资源性能的动态性,一个参数应用被分成若干作业顺序调度,每个作业运行后反馈的网格负载信息用于调整下一个作业的调度。使之适应资源性能波动,从而使后一个作业在运行时实现网格负载的近似平衡。每个作业被分成若干子作业,分别指派到不同的网格资源。子作业的运行时间构成一个网格负载向量,从中可计算出网格负载失衡因子,失衡因子表示作业运行时网格负载失衡的程度。负载向量用于调整下一个作业的划分方法,失衡因子用于调整下一个作业的规模。较小的失衡因子可使作业的规模有更快的增长,这样可使调度成本的增长速度慢于应用规模的增大速度。实验表明,自适应调度可保持近似的网格负载平衡,与其他资源性能的静态调度相比,可有效缩短参数应用的总运行时间。     

基于蚁群算法的网格资源分配与调度研究

网格环境下的资源分配与调度是一个NP难问题,蚂蚁算法是解决这类问题的有效算法.文章提出了改进的蚁群算法.该算法采用伪随机比例规则,不仅在网格计算资源完成任务后进行信息素的整体更新,还要求预分配网格计算资源时进行信息素的局部更新.模拟实验表明该算法是一种快速,有效,负载更均衡的算法.     

树型网格下独立任务的实用调度算法

讨论在节点计算能力和网络通信速度异构的树型网格下独立任务的调度问题。与最小化任务总执行时间不同（该问题被证明是NP难题[1]）,本文修正[2]中为树型网格平台任务调度问题建立的整数线性规划模型,针对多层树通过线性规划模型求解最优任务分配数的时间复杂性大（ ）的问题,引入推拉方法,将多层树线性规划求解归结为单层树求解,复杂性降低为 ,其中 ,m为树的层数, 为第j层中节点的数目最多的节点的子节点数。基于求出的近似最优任务分配数,提出一个静态分布式的启发式任务调度算法。分析和实验表明,在异构的树型网格下做大量的独立任务调度时,算法性能优于同类算法。 关键词: 任务调度; 网格计算; 线性规划; 最优任务分配; 分布式任务调度算法;     

网格环境下空闲计算资源调度的研究

由于基于集群的网格任务调度系统扩展性有限,同时在互联网上存在大量廉价的空闲PC资源得不到有效利用,针对以上情况,提出了一种对集群和空闲PC资源联合调度的体系结构SkyHawk-CSF,它在开源的社区调度框架CSF4的基础上扩展了调度空闲PC资源的空闲资源管理适配器SHIRM Adapter和空闲PC资源管理器SHIPC,并对元调度器作了相应的修改.为了有效地利用空闲PC资源,高可靠地完成用户提交的任务,还提出了在给定的期限条件下容错的调度策略SHDFT.通过对原型系统的评估分析,表明SkyHawk-CSF具有现实的可行性和合理性,并获得了预期的实验结果.     

一种网格调度算法的研究

高效的网格调度算法可以提高整个网格的性能和效率,本文主要是针对网格调度算法Min-Min及相关算法进行分析研究,同时对以后的工作提出展望。     

适用于遮挡的网格跟踪算法

引入遮挡网络模型的概念，提出了一种适用于遮挡的网格跟踪算法，遮挡区域检测和网格节点运动估计是跟踪算法的关键。改进的遮挡检测方法可以更加准确检测遮挡区域，能有效地提高遮挡及其相邻区域运动估计的准确度；采用了基于特征窗口匹配的网格节点运动估计方法，有效地避免了块匹配法产生的块效应。实验证明，本文算法可以有效进行运动跟踪，具有较了的视觉效果。     

网格资源的竞争调度策略

针对由于网格结点不可靠而引起网格计算不可靠的问题,提出了网格任务的分级竞争调度策略和网格计算中的容错方法,研究了网格计算的可靠性和时效性。基于竞争策略的网格任务调度机制,在保证网格计算的可靠性基础上,自动消除可靠性差、资源能力弱的结点对系统性能的影响,使得网格计算的时效性较优和总体性能最优。     

基于动态任务优先级的网格任务调度算法研究

网格环境下的任务调度是一个NP完全问题.为了确保每一步都能优先调度影响调度长度最大的就绪任务,提出一种采用动态任务优先级策略的任务调度算法.在进行任务调度的过程中,通过动态计算任务图DAG的关键路径并有效地利用处理器的空闲时间段来复制任务,使任务节点之间的通信开销尽可能降低,进而缩短整个任务图的完成时间.大量的模拟实验结果表明,所提的算法在任务完成时间上明显优于HEFT算法和DDS算法.     

基于分布式Agent的网格任务调度模型研究

任务调度是实现高性能网格计算的基本问题。文章将分布式的概念引入多Agent技术,采用集中式和分布式相结合的管理方式,对Agent进行功能划分;提出了分布式Agent结构,描述了基于分布式Agent的网格任务调度模型,在此基础上,研究了分布式Agent在制造网格中的应用。     

基于改进遗传算法的网格任务调度

为在网格环境下完成任务调度,使服务运行时间和费用2个指标达到最优化,将这2个指标作为网格任务调度模型的衡量指标,将计算经济模型引入网格资源管理,改进了遗传算法。算法中的染色体编码采用间接编码方式,对每个任务占用的资源编码,即实数编码方法。生成初始种群时采用随机生成种群和根据某些先验知识生成种群这2种方法相结合,变异操作时根据原来染色体的适应值和适应度函数进行有目的的随机变异。通过网格仿真平台GridSim对该算法进行模拟验证,并将其与简单遗传算法及GridSim中经济模型下时间最优算法DBC_Time比较,试验结果证明,其能较好完成网格环境下任务的调度,实现时间和费用双目标优化。     

网格系统中的层次化资源分配与任务调度

讨论具有大量任务数的一类应用在网格系统中的资源管理和控制问题．提出了具有层次化结构的资源分配与任务调度模型,它由任务分发器和次级调度器组成．上层的任务分发器根据任务的性质和需求,并参考下层次级调度器的执行情况,将任务分发到相应的次级调度器上;而下层次级调度器负责将分发来的任务进行实际的资源分配及调度工作．模拟分析表明随着次级调度器个数的增加,任务调度的并行性增加,但系统的优化趋势逐步减缓．在实际应用中,合理选择次级调度器个数,可在满足调度性能的同时减少设备投入．     

异构任务图在网格环境中的调度实现

并行分布计算环境的任务调度一直是并行计算研究的热点问题，网格技术的发展则对任务调度提出了新的要求。本文采用带参数的有向超图表达异构任务图，为具有一般性、异构性、分布性、动态性等特点的任务请求提供了通用描述方法。通过设计网格异构任务图描述语言GHDL，实现了网格任务请求的统一封装以及任务请求在异构环境下的计算机理解和识别。通过设计自适应调度策略库，为分布异构动态网格环境下的任务调度提供有效解决方案，实现了在考虑网格任务间优先约束与数据关联的同时，采取异构宿主机识别、异构客户端自动创建等方式开发利用环境异构性与任务异构性，采取实时网格状态信息采集与任务迁移屏蔽了资源动态性。异构任务图在网格环境中的调度效果由树生长的仿真实验进行了展示。     

基于改进型免疫遗传算法对网格中独立任务调度问题的研究

在研究现有任务调度算法的基础上,借鉴生物免疫系统原理中抗体多样性产生及保持机理,定义了基于抗体的矢量距离、亲合力及浓度相关的选择概率,这样可以在进化过程中保留优秀个体,同时抑制抗体群陷于同一极值而停止进化的早熟现象;另一方面,提出父子竞争(PCC)交叉算子和基于浓度调节机制的变异概率,提高抗体群进化速度的同时保留优秀抗体.仿真实验结果表明,算法与其它调度算法比较,更能有效地实现资源的分配,可以成功应用于网格环境下独立任务调度.     

经济网格中基于剪枝策略的时间-费用优化任务调度

由于在经济网格环境下,存在着资源异构和分布的特征,网格任务调度变成了一个复杂的问题.为此,针对独立任务,在考虑用户的服务质量经济需求偏好的基础上,提出了一个优化用户时间和费用的任务调度方案选择算法.该算法首先将网格中兼顾时间和费用的任务调度方案形式化为一个n层m叉树,然后将调度方案的选择问题转化为树的遍历问题,最后利用剪枝方法避免无效路径的搜索,降低了时间复杂度,实现了任务的优化调度.结果表明该算法能按照用户的时限和费用需求偏好选择优化的调度方案,且在性能上优于传统的未剪枝算法.所以该算法是一种可行的任务调度算法.     

一种多集群网格的负载均衡算法

网格环境由于其可扩展性、异构性以及大量的传输延迟,使得网格环境下的负载均衡不同于传统的分布式系统.提出了一种动态的分布式负载均衡算法,该算法综合考虑网格站点的处理能力和站点之间的传输延迟,采用即时分配策略来降低作业的执行成本,目标是使系统平均作业响应时间最小化.仿真结果显示该算法显著减少了作业的平均响应时间.     

有通信冲突的异构系统上的任务调度

在新的系统模型上，提出了一个任务调度算法．该系统模型考虑了通信冲突，即在任何时刻，一个处理器只能接收一条消息，发送一条消息．新的算法包括异构系统中任务优先级的高效排序和基于任务复制的处理器分配两部分．随机产生的任务图和一个具体应用的任务图进行调度试验的结果表明，该算法比已有调度算法的性能有了显著的提高．