第六章-任务分配与负载平衡

高级操作系统北京邮电大学2023/7/2北京邮电大学Outline第六章任务分配与负载平衡北京邮电大学第六章任务分配与负载平衡6.1任务分配6.2负载平衡北京邮电大学6.1任务分配任务若干个模块构成一个任务，一个任务是单一的处理实体。任务分解把一个提交的任务划分成若干个独立的，具有最小IMC的模型。

IMC:每对模块间的数据传递。IPC:处理机间的通信。北京邮电大学6.1任务分配任务划分粒度大，降低并行度，粒度小，进程切换和通信的开销就会增加。划分方法水平或垂直划分：在给定的任务优先图中水平或垂直划分；关键路径（最长路径）通信延迟最小划分：把通信频繁的节点归成一类。任务复制在各个处理机节点上复制任务来降低通信开销。北京邮电大学6.1任务分配任务分配把这些模块分配给处理机，使它们由于处理机间的通信引起的开销最小。一般算法假设存储容量无限每个处理机节点有相同的处理能力忽略网络拥塞评价准则CPU的利用率最大化平均响应时间最小化北京邮电大学6.1任务分配常见分配算法或策略基于图论的分配策略0-1程序设计策略“合一——阈值”启发式分配算法改进的启发式分配算法基于进化（演化）算法的策略遗传算法模拟退火算法北京邮电大学6.1任务分配遗传算法求解方法1、编码方法(Encoding)

用一个n+1位的二进制串来表示： 00000111112、初始化群体(Initialize)随机生成初始化的串群体。在串群体中，串长度都是相同的，串长为需要分配的文件数。群体的大小根据需要(要求的分配时间等)，按经验或实验给出。分布均匀的二进制串能使算法更加有效。

北京邮电大学6.1任务分配3、选择(Selection)借用达尔文的生物进化论中的自然选择(NaturalSelection)思想，按照“适者生存”的原则对串进行复制。用适应度函数计算每个串的适应值，选择适应值高的串，生成下一代，去掉适应值差的串。北京池邮电仔大学6.塞1任务弟分配4、交料叉(C词ro洒ss擦ov蒸er太)交叉路是两赔个串趣按照贵一定纽奉的概勒率(交叉税概率Pc象)从某肯一位订开始弱逐位旬互换莲。这条里先抢在串猪群体错中，秤随机侵的选圆择两睬个串味，成腊为一唉对串信，变硬成多距对串堡后，覆对每届对串劳随机付的选茫择一消个交倒叉点便，例恢如串复长为n+疲1，则咏可选醒择一赠整数i，0≤追i叮≤n，i为交坟叉点滔，对孙两个编串从厌第0位到间第i位进证行互雕换，图形成预两个劲新串杆。是燥否发烧生交蛮叉操仓作，闸还要童受交就叉概怀率的诱控制改，选患择好口一对仇串后迟，在0、1之间虏产生英一个巡寿随机木数，壁若该竟随机轮数大料于Pc则发捷生交院叉，快否则桂保持顽原状队。Pc也是种根据钉经验麻或实纷验确凭定，键一般退可为0.温5左右本。北京兵邮电授大学6.桃1任务尝分配5、突想变(M集ut绪at匀io帜n)二进讨制串撇的某迈一位价按照孕一定捐的概袍率(突变惧概率Pm冤)发生晨反转守，0变1，1变0。这么里Pm较小蜂，Pm可小胸于0.梁00伙1.6、适漂应度辅函数(F涛it财ne叮ss芬F锦un抬ct叶io山n)这里核我们依用Ev灭al熟ua窑ti潮on过程增来实庭现。7、停让止条毛件可以笋是以耐下几领种或姑其组导合：规定贷进化绒代数丈，也纵就是剂最大免迭代泪次数爱。群体戏中某袄个解议的适后应值熄达到卡某一谊预先唯规定亭的范休围内康。连续幻玉若干禽代，亲群体阵中的悉个体层不再砌变化薄。北京览邮电茂大学6.评1任务铸分配8、相白应的叨遗传锋算法伯描述Be遵gi洁nIn躁it命ia界li商ze此;Ev反al延ua臂ti礼on甜;Wh济il恒e业(n芽ot揪t舅er窝mi取na鲜ti伐on涉-c个on法di甲ti缘瑞on呢)幅doBe责gi躁nSe垄le集ct稀io东n;Cr户os腰so误ve看r;Mu伏ta回ti托on虫;Ev缩慧al种ua密ti收onEn讽dEn何d.北京德邮电根大学6.绢1任务碧分配基于惜进化慰算法齿的方编法有蒸以下聪优点涂：具有德一定美的规秧律和测随机鉴性，卸不确牢定性帆。为干了处者理这签种特颈性引凳入了佳概率馋分析垫。适用伙于变牺化的炮环境孕。能冻得到厕多个收解，覆即可隙得到择多个粉分配划方案而可供娃选择读。算法厚具有邪良好枕的并烫行性涨，进尸化过最程中页的群稻体是您一个享可行铁解的牲集合犁。适酒合于誓并行疤计算轿。北京速邮电攻大学6.万2负载美平衡什么赵是负趟载?CP概U队列拍的长栗度（贴比如卵进程探的数幕目）某段登时间心内CP扣U队列傍的平溜均长王度可用涂内存廊的大开小上下座文切穿换的张速率系统盖调用粗的速内率CP抽U的利民用率北京凑邮电睛大学6.握2负载尼平衡负载责平衡对系芬统的艰负载信情况参进行攻动态日调整祖，以驱尽量酷消除返或减胸少系云统中狡个场调点负巷载不片均匀咸的现往象。由于趴任务病到达谅的随煮机性,各节劝点处驻理能浑力上姻的差带异,当系椒统运络行一舅段时圾间后怨，就屠会出相现某厘些节算点还别有很珠多任析务没扰有完丹成，市而另初外一帆些节需点处守于空愤闲。目的暗：发挥煎系统婚冗余市资源提高拦资源爸利用醒率防止革软件佛并行乳性和陆硬件最并行笔性之腿间失烤配北京终邮电益大学6.聋2负载凭平衡负载筒平衡煤算法凯分类局部忍和全弃局静态炼和动辜态最优货和次层优近似桃和启茶发式集中贫和分盗散式协作念和非转协作针对余单个喘应用禁程序般和吩多寄个应市用程查序抢占咐式和蔑非抢享占式自适娘应和绣非自茶适应北京盆邮电罪大学6.纵2负载惨平衡负载功平衡桌算法廊的组已成转移酿策略选择盯策略定位却策略信息冰策略收集敏信息碧的方街式：酿集中托式（惹多对笋一，嫌一对盛多）裤和分惕布式吗（多忠对多撞的指化令）收集怀的时肌机：使周期岗或非公周期收集朴的范录围：声全局迈还是折局部收集陈的负功载信赏息内介容：船节点雪机的兽负载炕信息广。在运御行的径静态旬和动避态阶别段所垄收集万的负购载信身息内肃容应集该是体不同皂的。北京诸邮电险大学6.木2负载杀平衡负载析平衡掠使用岩的参铜数系统彩大小如处誉理机续的个涨数,处理煮机多榆，系赠统容她易找浮到负糠载轻狡的节顷点，费但系刊统消渠息传划输量谋大。系统找负载一般坦用CP那U队列修长度丘来衡步量系榆统负孤载。系统拿通信炼速率各个云处理药机上视任务向的到厉达率移动非阈值北京长邮电刃大学6.栽2负载图平衡负载谜平衡命使用割的参需数任务英大小移动灯一个名太小放的任瓶务是好不合厕适的,对于歪一个潮太大懒的任晶务,或涉昼及到起大量带数据扒和文动件的热任务,也最苹好在盖本地迫处理升机节翻点上辞执行决定护任务浴大小则难管理勒成本响应皇时间可选航择的梢目标侨节点资源矮要求北京绣邮电类大学6.兆2负载租平衡负载图不平怜衡主畏要有量：某些订算法至的迭陵代大督小不令是固西定的规，但反迭代晕的大捞小在劣编译哗时却醋可以握求得志。某些歼算法增的迭驻代大筐小不采是固包定的渡，但壁迭代潮的大蓝小依疗赖于仆被处炎理的尸数据岁，在邀编译蚀时无便法求际得。即使中迭代盈大小猾是固晶定的葛，也信会有冠许多焰不定炭因素叔导致姿计算茂速度定的差万异。北京祥邮电创大学6.溜2负载赶平衡动态翠负载富平衡脉算法(影响挣效率景的3个主攻要因断素):算法网络玩拓扑誓结构结点连的度日数Da映vg群=∑D(薪I,免j)诊/N召(N驴-1批)执行辛动态片负载焰平衡策代码便的频脉率确定室负载煌平衡逝的粒溪度北京筝邮电匙大学6.演2负载摧平衡负载耀平衡料中其沙他相桂关因适素编码胀文件巴和数狸据文掌件比如华地理记上分搬布的截系统怎，移谣动所雅需的罢代价风。系统貌的稳备定性系统愉体系讲结构总线赢连接番系统砌中传同递文律件的赢成本警比超辆立方蒸体的走要高速。Li厘nu祥x布Vi颈rt阵ua智l救Se猫rv陈er溪(狱L膨VS赞)Li鄙nu政x虚拟蛛服务仅器，色负载驻调度结是在Li养nu扛x内核走中实柔现的给。北京就邮电拘大学6.跨2负载土平衡负载不调度蓝算法一组泊服务隙器通泼过网闪络连灯接，夸它们停的前驶端有签一个化负载轿调度险器（lo桂ad疤b达al罢an宿ce诉r）。弃负载熊调度掏器将拉网络刻请求雄调度醒到真称实的讨服务践器上完。负载盖调度尝是以霉连接慌为粒隐度的比。包括灵以下腿调度商算法积：轮询剧调度餐：依愚次将考请求辈调度诊到不踢同的乡丰服务短器上望。假候定：缸所有权服务壤器处窝理性后能相留同，括请求耻服务抢时间花变化执不大雷。北京陡邮电它大学6.帮2负载逢平衡加权穴轮询客调度厌：用及相应犬的权雷值表抚示服划务器袋的处帆理性悉能，污服务酷器的斩缺省姑权值妄为1。可皂以解沈决服殿务器讯间性前能不待一致写的情功况。最小语连接趴调度现：把现新的傻连接练请求丸分配灭到当版前连社接最素小的砖服务岂器。而假定斩：所雷有服订务器缎处理渐性能膛相同钢。加权宵最小角连接崖调度美：用芝相应岂的权腹值表找示服孝务器边的处妙理性蚊能。基于堡局部他性的霸最少疯连接捆调度搬：将遣相同煌目标IP地址社的请东求调烈度到泳同一岂台服瓦务器