第六章-任務(wù)分配與負(fù)載平衡

高級操作系統(tǒng)北京郵電大學(xué)2023/7/2北京郵電大學(xué)Outline第六章任務(wù)分配與負(fù)載平衡北京郵電大學(xué)第六章任務(wù)分配與負(fù)載平衡6.1任務(wù)分配6.2負(fù)載平衡北京郵電大學(xué)6.1任務(wù)分配任務(wù)若干個(gè)模塊構(gòu)成一個(gè)任務(wù)，一個(gè)任務(wù)是單一的處理實(shí)體。任務(wù)分解把一個(gè)提交的任務(wù)劃分成若干個(gè)獨(dú)立的，具有最小IMC的模型。

IMC:每對模塊間的數(shù)據(jù)傳遞。IPC:處理機(jī)間的通信。北京郵電大學(xué)6.1任務(wù)分配任務(wù)劃分粒度大，降低并行度，粒度小，進(jìn)程切換和通信的開銷就會增加。劃分方法水平或垂直劃分：在給定的任務(wù)優(yōu)先圖中水平或垂直劃分；關(guān)鍵路徑（最長路徑）通信延遲最小劃分：把通信頻繁的節(jié)點(diǎn)歸成一類。任務(wù)復(fù)制在各個(gè)處理機(jī)節(jié)點(diǎn)上復(fù)制任務(wù)來降低通信開銷。北京郵電大學(xué)6.1任務(wù)分配任務(wù)分配把這些模塊分配給處理機(jī)，使它們由于處理機(jī)間的通信引起的開銷最小。一般算法假設(shè)存儲容量無限每個(gè)處理機(jī)節(jié)點(diǎn)有相同的處理能力忽略網(wǎng)絡(luò)擁塞評價(jià)準(zhǔn)則CPU的利用率最大化平均響應(yīng)時(shí)間最小化北京郵電大學(xué)6.1任務(wù)分配常見分配算法或策略基于圖論的分配策略0-1程序設(shè)計(jì)策略“合一——閾值”啟發(fā)式分配算法改進(jìn)的啟發(fā)式分配算法基于進(jìn)化（演化）算法的策略遺傳算法模擬退火算法北京郵電大學(xué)6.1任務(wù)分配遺傳算法求解方法1、編碼方法(Encoding)

用一個(gè)n+1位的二進(jìn)制串來表示： 00000111112、初始化群體(Initialize)隨機(jī)生成初始化的串群體。在串群體中，串長度都是相同的，串長為需要分配的文件數(shù)。群體的大小根據(jù)需要(要求的分配時(shí)間等)，按經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)給出。分布均勻的二進(jìn)制串能使算法更加有效。

北京郵電大學(xué)6.1任務(wù)分配3、選擇(Selection)借用達(dá)爾文的生物進(jìn)化論中的自然選擇(NaturalSelection)思想，按照“適者生存”的原則對串進(jìn)行復(fù)制。用適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算每個(gè)串的適應(yīng)值，選擇適應(yīng)值高的串，生成下一代，去掉適應(yīng)值差的串。北京池郵電仔大學(xué)6.塞1任務(wù)弟分配4、交料叉(C詞ro灑ss擦ov蒸er太)交叉路是兩賠個(gè)串趣按照貴一定紐奉的概勒率(交叉稅概率Pc象)從某肯一位訂開始弱逐位旬互換蓮。這條里先搶在串豬群體錯(cuò)中，秤隨機(jī)侵的選圓擇兩睬個(gè)串味，成臘為一唉對串信，變硬成多距對串堡后，覆對每屆對串勞隨機(jī)付的選茫擇一消個(gè)交倒叉點(diǎn)便，例恢如串復(fù)長為n+疲1，則詠可選醒擇一贈(zèng)整數(shù)i，0≤追i?！躰，i為交墳叉點(diǎn)滔，對孫兩個(gè)編串從厭第0位到間第i位進(jìn)證行互雕換，圖形成預(yù)兩個(gè)勁新串桿。是燥否發(fā)燒生交蠻叉操倉作，閘還要童受交就叉概懷率的誘控制改，選患擇好口一對仇串后遲，在0、1之間虜產(chǎn)生英一個(gè)巡壽隨機(jī)木數(shù)，壁若該竟隨機(jī)輪數(shù)大料于Pc則發(fā)捷生交院叉，快否則桂保持頑原狀隊(duì)。Pc也是種根據(jù)釘經(jīng)驗(yàn)麻或?qū)嵓婒?yàn)確憑定，鍵一般退可為0.溫5左右本。北京兵郵電授大學(xué)6.桃1任務(wù)嘗分配5、突想變(M集ut緒at勻io幟n)二進(jìn)討制串撇的某邁一位價(jià)按照孕一定捐的概袍率(突變懼概率Pm冤)發(fā)生晨反轉(zhuǎn)守，0變1，1變0。這么里Pm較小蜂，Pm可小胸于0.梁00伙1.6、適漂應(yīng)度輔函數(shù)(F濤it財(cái)ne叮ss芬F錦un抬ct葉io山n)這里核我們依用Ev滅al熟ua窯ti潮on過程增來實(shí)庭現(xiàn)。7、停讓止條毛件可以筍是以耐下幾領(lǐng)種或姑其組導(dǎo)合：規(guī)定貸進(jìn)化絨代數(shù)丈，也縱就是劑最大免迭代淚次數(shù)愛。群體戲中某襖個(gè)解議的適后應(yīng)值熄達(dá)到卡某一誼預(yù)先唯規(guī)定亭的范休圍內(nèi)康。連續(xù)幻玉若干禽代，親群體陣中的悉個(gè)體層不再砌變化薄。北京覽郵電茂大學(xué)6.評1任務(wù)鑄分配8、相白應(yīng)的叨遺傳鋒算法伯描述Be遵gi潔nIn躁it命ia界li商ze此;Ev反al延ua臂ti禮on甜;Wh濟(jì)il恒e業(yè)(n芽ot揪t舅er窩mi取na鮮ti伐on涉-c個(gè)on法di甲ti緣瑞on呢)幅doBe責(zé)gi躁nSe壟le集ct稀io東n;Cr戶os腰so誤ve看r;Mu伏ta回ti托on蟲;Ev縮慧al種ua密ti收onEn諷dEn何d.北京德郵電根大學(xué)6.絹1任務(wù)碧分配基于惜進(jìn)化慰算法齒的方編法有蒸以下聰優(yōu)點(diǎn)涂：具有德一定美的規(guī)秧律和測隨機(jī)鑒性，卸不確牢定性帆。為干了處者理這簽種特頸性引凳入了佳概率饞分析墊。適用伙于變犧化的炮環(huán)境孕。能凍得到廁多個(gè)收解，覆即可隙得到擇多個(gè)粉分配劃方案而可供娃選擇讀。算法厚具有邪良好枕的并燙行性漲，進(jìn)尸化過最程中頁的群稻體是您一個(gè)享可行鐵解的牲集合犁。適酒合于誓并行疤計(jì)算轎。北京速郵電攻大學(xué)6.萬2負(fù)載美平衡什么趙是負(fù)趟載?CP概U隊(duì)列拍的長栗度（貼比如卵進(jìn)程探的數(shù)幕目）某段登時(shí)間心內(nèi)CP扣U隊(duì)列傍的平溜均長王度可用涂內(nèi)存廊的大開小上下座文切穿換的張速率系統(tǒng)蓋調(diào)用粗的速內(nèi)率CP抽U的利民用率北京湊郵電睛大學(xué)6.握2負(fù)載尼平衡負(fù)載責(zé)平衡對系芬統(tǒng)的艱負(fù)載信情況參進(jìn)行攻動(dòng)態(tài)日調(diào)整祖，以驅(qū)盡量酷消除返或減胸少系云統(tǒng)中狡個(gè)場調(diào)點(diǎn)負(fù)巷載不片均勻咸的現(xiàn)往象。由于趴任務(wù)病到達(dá)諒的隨煮機(jī)性,各節(jié)勸點(diǎn)處駐理能渾力上姻的差帶異,當(dāng)系椒統(tǒng)運(yùn)絡(luò)行一舅段時(shí)圾間后怨，就屠會出相現(xiàn)某厘些節(jié)算點(diǎn)還別有很珠多任析務(wù)沒擾有完丹成，市而另初外一帆些節(jié)需點(diǎn)處守于空憤閑。目的暗：發(fā)揮煎系統(tǒng)婚冗余市資源提高攔資源爸利用醒率防止革軟件佛并行乳性和陸硬件最并行筆性之腿間失烤配北京終郵電益大學(xué)6.聾2負(fù)載憑平衡負(fù)載筒平衡煤算法凱分類局部忍和全棄局靜態(tài)煉和動(dòng)辜態(tài)最優(yōu)貨和次層優(yōu)近似桃和啟茶發(fā)式集中貧和分盜散式協(xié)作念和非轉(zhuǎn)協(xié)作針對余單個(gè)喘應(yīng)用禁程序般和吩多寄個(gè)應(yīng)市用程查序搶占咐式和蔑非搶享占式自適娘應(yīng)和繡非自茶適應(yīng)北京盆郵電罪大學(xué)6.縱2負(fù)載慘平衡負(fù)載功平衡桌算法廊的組已成轉(zhuǎn)移釀策略選擇盯策略定位卻策略信息冰策略收集敏信息碧的方街式：釀集中托式（惹多對筍一，嫌一對盛多）褲和分惕布式嗎（多忠對多撞的指化令）收集懷的時(shí)肌機(jī)：使周期崗或非公周期收集樸的范錄圍：聲全局邁還是折局部收集陳的負(fù)功載信賞息內(nèi)介容：船節(jié)點(diǎn)雪機(jī)的獸負(fù)載炕信息廣。在運(yùn)御行的徑靜態(tài)旬和動(dòng)避態(tài)階別段所壟收集萬的負(fù)購載信身息內(nèi)肅容應(yīng)集該是體不同皂的。北京諸郵電險(xiǎn)大學(xué)6.木2負(fù)載殺平衡負(fù)載析平衡掠使用巖的參銅數(shù)系統(tǒng)彩大小如處譽(yù)理機(jī)續(xù)的個(gè)漲數(shù),處理煮機(jī)多榆，系贈(zèng)統(tǒng)容她易找浮到負(fù)糠載輕狡的節(jié)頃點(diǎn)，費(fèi)但系刊統(tǒng)消渠息傳劃輸量謀大。系統(tǒng)找負(fù)載一般坦用CP那U隊(duì)列修長度丘來衡步量系榆統(tǒng)負(fù)孤載。系統(tǒng)拿通信煉速率各個(gè)云處理藥機(jī)上視任務(wù)向的到厲達(dá)率移動(dòng)非閾值北京長郵電刃大學(xué)6.栽2負(fù)載圖平衡負(fù)載謎平衡命使用割的參需數(shù)任務(wù)英大小移動(dòng)燈一個(gè)名太小放的任瓶務(wù)是好不合廁適的,對于歪一個(gè)潮太大懶的任晶務(wù),或涉晝及到起大量帶數(shù)據(jù)扒和文動(dòng)件的熱任務(wù),也最蘋好在蓋本地迫處理升機(jī)節(jié)翻點(diǎn)上辭執(zhí)行決定護(hù)任務(wù)浴大小則難管理勒成本響應(yīng)皇時(shí)間可選航擇的梢目標(biāo)僑節(jié)點(diǎn)資源矮要求北京繡郵電類大學(xué)6.兆2負(fù)載租平衡負(fù)載圖不平憐衡主畏要有量：某些訂算法至的迭陵代大督小不令是固西定的規(guī)，但反迭代暈的大撈小在劣編譯嘩時(shí)卻醋可以握求得志。某些殲算法增的迭駐代大筐小不采是固包定的渡，但壁迭代潮的大藍(lán)小依療賴于仆被處炎理的尸數(shù)據(jù)歲，在邀編譯蝕時(shí)無便法求際得。即使中迭代盈大小猾是固晶定的葛，也信會有冠許多焰不定炭因素叔導(dǎo)致姿計(jì)算茂速度定的差萬異。北京祥郵電創(chuàng)大學(xué)6.溜2負(fù)載趕平衡動(dòng)態(tài)翠負(fù)載富平衡脈算法(影響掙效率景的3個(gè)主攻要因斷素):算法網(wǎng)絡(luò)玩拓?fù)涫慕Y(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)連的度日數(shù)Da映vg群=∑D(薪I,免j)診/N召(N驢-1批)執(zhí)行辛動(dòng)態(tài)片負(fù)載焰平衡策代碼便的頻脈率確定室負(fù)載煌平衡逝的粒溪度北京箏郵電匙大學(xué)6.演2負(fù)載摧平衡負(fù)載耀平衡料中其沙他相桂關(guān)因適素編碼脹文件巴和數(shù)貍據(jù)文掌件比如華地理記上分搬布的截系統(tǒng)怎，移謠動(dòng)所雅需的罷代價(jià)風(fēng)。系統(tǒng)貌的穩(wěn)備定性系統(tǒng)愉體系講結(jié)構(gòu)總線贏連接番系統(tǒng)砌中傳同遞文律件的贏成本警比超輛立方蒸體的走要高速。Li厘nu祥x布Vi頸rt陣ua智l救Se貓rv陳er溪(獄L膨VS贊)Li鄙nu政x虛擬蛛服務(wù)僅器，色負(fù)載駐調(diào)度結(jié)是在Li養(yǎng)nu扛x內(nèi)核走中實(shí)柔現(xiàn)的給。北京就郵電拘大學(xué)6.跨2負(fù)載土平衡負(fù)載不調(diào)度藍(lán)算法一組泊服務(wù)隙器通潑過網(wǎng)閃絡(luò)連燈接，夸它們停的前駛端有簽一個(gè)化負(fù)載轎調(diào)度險(xiǎn)器（lo桂ad疤b達(dá)al罷an宿ce訴r）。棄負(fù)載熊調(diào)度掏器將拉網(wǎng)絡(luò)刻請求雄調(diào)度醒到真稱實(shí)的討服務(wù)踐器上完。負(fù)載蓋調(diào)度嘗是以霉連接慌為粒隱度的比。包括靈以下腿調(diào)度商算法積：輪詢劇調(diào)度餐：依愚次將考請求輩調(diào)度診到不踢同的鄉(xiāng)豐服務(wù)短器上望。假候定：缸所有權(quán)服務(wù)壤器處窩理性后能相留同，括請求恥服務(wù)搶時(shí)間花變化執(zhí)不大雷。北京陡郵電它大學(xué)6.幫2負(fù)載逢平衡加權(quán)穴輪詢客調(diào)度厭：用及相應(yīng)犬的權(quán)雷值表撫示服劃務(wù)器袋的處帆理性悉能，污服務(wù)酷器的斬缺省姑權(quán)值妄為1?？稍硪越馍驔Q服殿務(wù)器訊間性前能不待一致寫的情功況。最小語連接趴調(diào)度現(xiàn)：把現(xiàn)新的傻連接練請求丸分配滅到當(dāng)版前連社接最素小的磚服務(wù)豈器。而假定斬：所雷有服訂務(wù)器緞處理漸性能膛相同鋼。加權(quán)宵最小角連接崖調(diào)度美：用芝相應(yīng)豈的權(quán)腹值表找示服孝務(wù)器邊的處妙理性蚊能?；诒ぞ植克缘陌宰钌侬傔B接捆調(diào)度搬：將遣相同煌目標(biāo)IP地址社的請東求調(diào)烈度到泳同一豈臺服瓦務(wù)器