[发明专利]一种多资源偏序调度方法

摘要

本发明一种多资源偏序调度策略，在NFV中存在着大量多资源需求且结构复杂的任务，在实际任务调度中，任务调度完成时间影响着用户体验；传统的调度多集中在流调度研究上，无法考虑任务的结构，然而当任务具有偏序结构时，这些流调度无法保证任务调度时间达到最优；本发明在NFV网络架构中，将基于偏序结构的多资源任务调度问题形式化为基于偏序结构的多资源任务调度问题的模型，并给出了同时优化平均和尾调度时间的策略，该策略采用了基于主控资源优先级(DRP)的方式确定任务调度次序，并利用最大利用率资源分配(MUA)的方法分配资源；该发明所涉及的DRP策略具有多项式时间复杂度，接近100％的资源利用率，以及良好的公平性。

主权项

1.一种多资源偏序调度方法，其特征在于，在NFV网络架构中，将基于偏序结构的多资源任务调度问题形式化为如下模型：min D＝(D1,D2)其中，D为一个多目标矩阵，包含两个子目标D₁和D₂，D₁为平均处理时间，D₂为尾处理时间，T为所有任务集合，每个任务i∈T分解成为一系列的子任务(i,j)，S表示所有子任务(i,j)的集合，对于任务i，任务的开始时间和处理时间分别定义为和而子任务(i,j)的开始时间、处理时间和结束时间则分别定义为和对于子任务(i,j)，其前趋集和后继集分别定义为和式中表示，子任务(i,j^‑)是子任务(i,j)的前趋子任务，显然表示子任务(i,j^‑)的结束时间，表示子任务(i,j)在时刻t分配资源r的数量，R表示资源类型有限集，资源r∈R，则表示子任务(i,j)对资源r的需求，c^r表示为资源r∈R的容量；实现该模型即实现了多资源偏序任务调度，采用基于事件驱动的两阶段多项式时间算法实现上述模型，算法步骤如下：步骤1：将所有即将调度的子任务按主控资源分组，方式如下：步骤1.1根据计算子任务(i,j)的主控资源，其中表示为子任务(i,j)的主控资源；步骤1.2具有相同的主控资源的子任务(i,j)被分至同一类主控资源组中；步骤2：组内子任务优先级设置：在每个主控资源分组内根据子任务的开始时间和处理时间来判断最低优先级，并根据这个优先级确定子任务的调度顺序，方法如下：步骤2.1定义每个子任务的开始时间，如果是该子任务没有前趋，或者所有前趋已经完成调度，此时，该子任务开始时间是已知的，即为否则的话，将根据计算子任务的开始时间，其中表示子任务(i,j)的前趋子任务(i,j^‑)的开始时间；和则表示为子任务(i,j^‑)对应主控资源的需求及容量；步骤2.2计算每个子任务(i,j)的处理时间估计值其中表示子任务(i,j)处理时间的估计值；与步骤2.1中的定义类似，和则表示为子任务(i,j)对应主控资源的需求及容量；步骤2.3利用公式计算每个子任务(i,j)的主控资源优先(DRP)值；步骤2.4根据DRP值，对每个组内子任务分别进行排序；若有新的子任务到达时，该子任务将根据其DRP值插入到已经排好序的队列中；步骤3：求出最大无关向量组子任务，方法如下；步骤3.1取出每个组最小DRP值的子任务，将它们的需求组成一个需求矩阵；步骤3.2求出该需求矩阵的最大无关向量组，如果是满秩的，则表明所有子任务都将被调度；如果不是满秩的，则说明仍然有子任务线性相关，将不会在本轮被调度；步骤3.3将所有线性相关的子任务返回到相应的队列头当中，等待下一轮的调度；步骤4：根据当前待调度的子任务的需求矩阵进行资源分配，整个分配阶段分为稳定期和冲刺期两个阶段，利用最大利用率分配(MUA)算法实现资源分配，该算法步骤如下：步骤4.1计算待调度的子任务分配份额值k_i,j，其矩阵计算由给出，其中，(k_i,j)、和(c^r)分别表示子任务(i,j)分配份额矩阵、需求矩阵和容量矩阵，则表示对需求矩阵求逆矩阵；步骤4.2在稳定期t，子任务(i,j)对资源r的分配值为步骤4.3在冲刺期t，子任务(i,j)对资源r的分配值将变为其中符号表示对数值进行上取整；步骤5：当子任务完成后，即在冲刺期之后，如果没有子任务，则等待新子任务的到达；否则返回步骤3；当一个新子任务到达后，则重新进行步骤1。