[发明专利]在异构资源系统上避免死锁的快速任务分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种异构机群上大规模任务分配，具体涉及到一种在异构资源系统上避免死锁的快速任务分配方法。

背景技术

现代高性能的科学用计算机系统与普遍的商用计算机系统几乎都基于异构机群的计算机系统结构。在异构计算机系统中，同种类型的处理器互连形成一个机群，不同机群间通过异构的通信链路相连。异构机群能提供非常高的计算效率，而以巨大的开销作为代价。

在异构资源系统中，大规模任务是在各种类别的异构资源上完成的，要协同大量不同类别的异构资源共同完成一项大规模任务。图1所示为异构资源系统模型示意图，矩形代表异构资源种类，圆圈代表异构资源，矩形间的通道代表通信链路。不同种类异构资源cl₁、cl₂、cl₃中的异构资源有不同的性能与能耗，异构资源种类cl₁、cl₂、cl₃之间通信链路上传输数据的通信时间与能耗也各不同。因此，把大规模任务有效地分配到各种异构资源上，使得在满足时间约束的前提下减少系统总开销是异构资源研究领域的重要挑战。而在异构资源系统中大规模任务分配除了需要考虑任务的执行时间和开销以外，也需要考虑传输的时间和开销。

在异构资源系统中，大规模的任务分配是NP难问题，解决方案的搜索空间巨大，急需研究在短时间寻找最优或近似最优解的高效解决方案。现有一些技术用于解决任务开销的最小化问题，但他们没有考虑任务先后的依赖关系、任务间的通信依赖关系，以及本地调度避免死锁的安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种在异构资源系统上避免死锁的快速任务分配方法，它具有任务先后的依赖关系、任务间的通信依赖关系和避免死锁，并能实现异构资源系统的总开销最小化。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括以下步骤：

步骤1、将一个具体应用使用任务数据流图的表示，利用任务数据流图的邻接矩阵几何运算新矩阵，该新矩阵用于表示节点间的最长路径的长度是否大于或等于2；

步骤2、依据新矩阵选择节点间最长路径长度小于2、通信数据量最大的节点对，把节点对合并成节点簇；更新该新矩阵，重复上述节点合并的过程，减小任务数据流图的规模到指定目标；

步骤3、利用整数线性规划方程集，分配该任务数据流图到异构资源集合上。

由于本发明依据任务数据流图来实施任务分配，完全具备了任务先后执行的依赖关系、任务间的通信依赖关系；由于本发明减小任务数据流图的规模，能有效提高任务分配的效率；在减小任务数据流图的规模的过程中，选择节点间最长路径长度小于2的节点对进行合并，避免了环路产生，保证了本地调度过程中不会发生死锁；本发明利用整数线性规划方程集，总能找到任务节点分配到异构资源的最优解。所以本发明具有如下的优点：具有任务执行先后的依赖关系、任务间的通信依赖关系和避免死锁的特点，实现了异构资源系统的总开销最小化。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为异构资源系统模型示意图；

图2为一个大规模应用的任务数据流图；

图3为本发明的减小任务数据流图规模的流程图；

图4为本发明的减小任务数据流图规模的过程示例图。

具体实施方式

本发明的构想是：将任务数据流图的节点合并成节点簇。但是如果由节点簇组成的新的任务数据流图有环路，则可能会在任务调度过程中产生死锁。在有向无环的任务数据流图中，把两个节点合并成一个节点簇后产生环路的必要条件是——上述两个节点间存在大于等于2的路径。而对邻接矩阵进行几何运算后可得到一个新矩阵，通过该新矩阵中的矩阵元素可以确定节点间是否存在一定长度的路径。对此，我们给出了一系列的定义、理论，并进行了数学证明。

把一个应用任务使用任务数据流图表示已是现有的技术手段，参考文献有：Shao ZL，Zhuge QF，Xue C，Sha HM.异构dsp系统上的高效分配与调度研究[J].IEEE并行与分布式系统汇刊，第16期，第6卷，516至525页（Shao ZL，Zhuge QF，Xue C，Sha HM，Efficient assignment and scheduling for heterogeneous dsp systems[J].IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems,2005,16（6）：516–525.）。