[发明专利]一种云计算中依赖任务的解耦并行调度方法

说明书

技术领域

本发明属于云计算应用领域，涉及到云服务中任务依赖关系描述、解耦合和并行调度等方法。

背景技术

分布式计算技术已成为当前信息技术的主流，如移动计算和云计算等。云环境下的大型应用服务往往被分解成多个任务来调度和执行，并且分解后的若干任务之间往往存在着一定的约束和依赖关系，即具有较强的耦合性。任务间依赖关系的存在对任务调度提出了新的挑战。当前，分布式环境中的任务调度研究往往只是考虑任务间没有相互依赖关系即独立任务的简单情况，虽然一定程度上解决了系统资源异构性和可用性问题，但不适用于具有依赖关系的任务调度。而对于依赖任务调度问题的研究大多是基于某个特定环境或对称同构系统。在云计算中，由于资源的异构性和分布性使得资源之间不仅处理能力存在巨大差异，而且资源之间的网络连接状况也千差万别，因此云环境中的依赖任务调度问题所要考虑的因素远比同构系统要多，其调度算法也要远比同构系统复杂。虽然目前已有相当数量的异构系统依赖任务调度算法，但它们大多数是对同构系统算法的改进，通常以依赖关系构建依次调度任务队列，实现单一性能指标为目标的静态调度，难以根据系统资源的实时信息进行动态调度；忽略了依赖任务调度的并行性，即不能有效解决耦合问题，使得系统资源不能得到充分利用，降低了系统利用率；没有考虑通信开销代价和任务执行开销间的关系，使得系统资源存在部分空闲[①Cathy H.Xia，George Michailidis，Nicholas Bambos.Dynamic on-line task scheduling on parallel processors.Performance Evaluation Vol.46，2001，219-233.②Tei-Wei Kuo，Wang-Ru Yangand Kwei-Jay Lin.A class of rate-based real-time scheduling algorithms.IEEE Transaction on computers，Vol 51，No.6，June 2002，708-720.③何琨，赵勇，陈阳.分布式环境下多任务调度问题的分析与求解[J].系统工程理论与实践.2007，5：119-125.④石威，郑纬民.相关任务图的均衡动态关键路径调度算法[J].计算机学报.2001，24(9)：991-997.⑤桂小林，钱德沛.元计算环境下的支持依赖任务的OGS算法研究[J].计算机学报.2002，25(6)：582-586.⑥Topcuoglu H，Wu M Y.Performance-effective and low-complexity task scheduling for heterogeneous computing.IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems.2002，13(3)：260-274.]。因此在云计算中，如何提高强耦合的依赖任务调度的并行性、实时性和动态性，以及为提高系统利用率，对有依赖关系的任务请求进行合理的调度与部署，成为当前云计算要解决的热点问题之一。

发明内容

本发明解决的技术问题是根据云计算的异构性特征，提出了依赖任务关系描述图，并构建了依赖任务的解耦并行调度方法。该方法首先以入度为零对任务依赖关系进行解耦来构建就绪任务的集合，动态描述某个时刻可并行调度的任务。然后根据实时资源评价，对就绪任务的集合进行分布式多目标调度，有效地提高调度并行性。除了对资源评价外，在任务分配时还考虑任务执行和任务间通信开销(E/C)，来决定是否用任务复制来代替其依赖数据传输，以减少通信开销。整个调度方法可以对就绪任务集合中多个任务进行动态并行调度，较好地兼顾实时性和并行性、通信开销和负载均衡等性能指标，通过动态调度策略有效地提高系统的整体性能。

本发明的技术方案如下：

(1)任务依赖关系的描述：通常用节点表示组成一个应用服务的各个任务、有向边表示任务间的依赖关系，用计算时间和通信时间作为任务属性。而在异构环境下，同一任务在不同处理机上执行时间不同，这种关系图不能很好地适应异构计算和云计算。根据云计算异构性的特点，本发明提出包括计算量、依赖数据传输量和存储资源需求量的依赖任务关系描述图，解决了异构环境下同一任务在不同节点上执行时间不同的时域动态性问题。该任务关系描述图具有图论中有向无环图(DirectedAcyclic Graph，DAG)的特征。