[发明专利]一种异构环境下时空型混合负载调度优化方法

权利要求书

1.一种异构环境下时空型混合负载调度优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：依据异构分布式集群的各计算节点的处理器将其划分为高/中性能计算节点，并分别标记为L_G/L_N，为其静态添加节点类型标签；

步骤二：对排队待运行混合负载的传统资源请求{CPU/GPU，Mem}进行属性扩展，增加Label和Time两个属性；扩展后的资源请求为{CPU/GPU，Mem，Label，Time}；其中，Label代表该负载所有可分配的计算节点类型，Label∈[L_G,L_N]；Time代表该负载在各类可运行计算节点的执行时间；Mem表示内存储器容量；

步骤三：对排队待运行混合负载的资源请求增加属性Utility，Utility的含义是该类型负载在计算节点类型Label上运行的执行收益；

时间型负载：如果负载在截止时间前执行完毕则Utility＝1，否则Utility＝0；

空间型负载：空间型负载在中性能计算节点的执行收益设为基础收益1，在高性能计算节点的执行收益由下式计算：Utility＝1+(T₁-T₂)/T₁，T₁为该负载在中性能计算节点的执行时间，T₂为该负载在高性能计算节点的执行时间；

普通工作负载：Utility＝1；

步骤四：构建调度优化模型目标函数：

其中i为负载，I为负载总数，k为计算节点，K_i为可运行负载i的计算节点总数，t为当前时间，T为总时间，Utility_it为负载i在计算节点k的执行收益；对任一确定系统K_i是确定的，T在计算前需要需要人为设定；

步骤五：增加针对负载的限制包括如下两点：

a、

其中，如果负载i被分配到计算节点k运行，并在时间t处于运行状态则N_ikt＝1，否则N_ikt＝0；

b、负载i在时间t只能选择或者不选择计算节点k，所以对于负载执行的限制如公式3所示：

N_ikt∈[0,1] (3)；

步骤六：增加针对计算节点的限制；

其中，J_K表示资源类型k的计算节点的总数，对任一确定系统J_K是确定的；

步骤七：解(1)～(4)式，得到N_ikt，即：负载i在时间t分配到计算节点k上运行会使系统效率最高，依据结果对待运行负载进行重新排队并动态添加计算节点类型标签。

2.如权利要求1所述的异构环境下时空型混合负载调度优化方法，其特征在于，在步骤一中将采用GPU的计算节点划为高性能计算节点，将采用CPU的计算节点划为中性能计算节点。

3.如权利要求1所述的异构环境下时空型混合负载调度优化方法，其特征在于，步骤二中Time为历史执行数据库中该类型任务在同类型计算节点的平均执行时。

4.如权利要求1所述的异构环境下时空型混合负载调度优化方法，其特征在于，步骤七该模型的求解转化为混合整数线性优化问题。

5.如权利要求4所述的异构环境下时空型混合负载调度优化方法，其特征在于，步骤七选择软件CPLEX、Gurobi和GLPK进行求解。

6.如权利要求1所述的异构环境下时空型混合负载调度优化方法，其特征在于，步骤三中T₁、T₂通过查询该资源请求对应任务的历史纪录得到。