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支持网格资源预留的作业调度算法研究

李波  
【摘要】:网格计算环境为实现各种资源的共享提供了条件。网格资源管理系统是实现网格计算的核心部分,主要完成网格资源的发现、协调、使用和监测功能。提前预留、协同预留和协同分配是网格资源预留机制的重要组成部分。通过采用提前预留方法,可以使作业在未来某个时间段内获得协定的资源和服务质量。如果一个作业必须同时使用多个分布在不同地方或者管理域的资源才能进行处理,就需要使用到协同分配技术。为了支持资源协同分配,必须使用协同预留技术来保证所需资源在同一时间段的可用性。 在现有支持预留的网格资源管理和调度技术的基础上、本文针对在网格计算环境中使用单处理机资源、并行多处理机资源和多个协同分配的并行多处理机资源时的资源预留问题,建立了支持资源预留的资源管理和调度优化模型,提出了支持资源预留的调度算法并对算法在资源利用率、作业总结束时间、作业响应时间、作业扩展因子等方面的影响进行了研究,同时开发出了一个面向对象的离散事件驱动的调度算法仿真平台。 在多个应用程序或者用户以非抢占空间共享方式使用单个资源时,支持提前预留在保证了提前预留作业的服务质量的同时,也将该资源在时间上进行了分割。本文提出了如何在支持提前预留的同时尽量提高系统资源利用率和降低其他非提前预留作业的总体响应时间的优化问题,建立了一种新型的尺寸可变装箱问题模型,给出了和在线调度、离线调度和可预测调度相对应的装箱情形和算法,并对这些算法在最坏情形和一般情形下的性能分别进行了理论分析和模拟试验。 针对并行调度过程中常用的EASY backfill 算法和Conservative backfill 算法,研究了这两种算法在支持提前预留时的调度过程,通过仿真方法研究了支持资源预留之后,这两种算法在资源利用率、作业平均扩展因子和加权平均响应时间等方面的性能差异,仿真结果表明Easy backfill 综合性能更优。 提出了动态协同分配和静态协同分配作业的资源预留问题,研究了将FCFS 和EASY backfill 算法用于此调度问题时的调度过程,并从资源利用率和应用性能两个方面,通过仿真研究了上述算法在调度协同分配作业时,提前预留比率、提前预留


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