[发明专利]一种可分任务多趟调度模型的求解方法及系统

说明书

本发明公开了一种可分任务多趟调度模型的求解方法及系统，通过建立可分任务多趟调度模型，并利用智能优化算法求解该模型。本发明的可分任务多趟调度模型通过消除任意相邻两趟调度之间的时间间隔，推导得到任务分配方案关于调度趟数和处理机数目的解析解。本发明提出的求解该模型的智能优化算法能够高效准确地求出最优的调度趟数和所需的机器数，从而得到满足可分任务完成时间最短的最优任务分配方案。

技术领域

本发明属于信息技术相关领域，涉及一种可分任务多趟调度模型的求解方法及系统。

背景技术

现有的可分任务调度模型分为两类：单趟调度和多趟调度。对于单趟调度，主处理机将任务分成与从处理机个数相同的子任务，主处理机依次为从处理机传输任务，每个处理机仅接收并计算一次任务。由于后分配任务的处理机存在较长的空闲等待时间，因此，单趟调度并不适合大规模的数据应用问题。对于多趟调度，任务被划分为大于处理机数目的子任务，并由主处理机分多趟逐一发送给各从处理机完成计算。由于处理机的空闲等待时间变短，因此相比于单趟调度，多趟调度可以缩短整个任务的完成时间。对于多趟调度，最大的难点在于确定最优的调度趟数、最优的参与计算的处理机数目和最优的任务分配方案，即每趟调度各个处理机的任务分配量。

Shokripour等人^[1]将多趟调度分为内部调度和最后一趟调度两部分。由于该模型内部调度和最后一趟调度之间存在时间间隔，因此该模型没有得到任务的最短完成时间。Suresh等人^[2]提出了一种混合实数编码遗传算法用于求解多趟调度的最优任务分配方案。然而，该算法无法得到最优的调度趟数和最优的参与计算的处理机数目。同时，随着处理机数目的增加，该算法的复杂度以指数形式增加。当处理机数目很大时，算法很难收敛到全局最优解。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提出了一种可分任务多趟调度模型的求解方法及系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可分任务多趟调度模型的求解方法，包括以下步骤：

步骤1，建立可分任务多趟调度模型

步骤1.1，给定调度趟数和处理机数目，构建可分任务的分配方案如下：

α_ij＝γ_ij+η_ijα_nm,i＝1,2,...,n,j＝1,2,...,m 式19

其中，

P₀为主处理机，{P_i|i∈{1,2,...,N}}为从处理机；{L_i|i∈{1,2,...,N}}为P₀连接到从处理机P_i的通信链路；s_i为从处理机P_i的计算启动开销；w_i为计算单位任务所需的时间；o_i为链路L_i的通信启动开销记；g_i为传输单位任务所花费的时间；m为调度趟数；n为参与调度的从处理机的数目，其中，0＜n≤N；W_total为总任务量；