[发明专利]一种求解分布式系统下可分任务多趟调度模型的方法

说明书

本发明公开了一种求解分布式系统下可分任务多趟调度模型的方法，通过建立可分任务多趟调度新模型，并利用遗传算法求解该模型，得到任务的最短完成时间。本发明推导得到了任务分配方案关于处理机调度顺序，调度趟数和参与计算的处理机数目的函数表达式，从而建立了以任务完成时间最短为目标的可分任务多趟调度模型。本发明提出的求解该模型的遗传算法能够高效准确地求出最优的处理机调度顺序、调度趟数和参与计算的处理机数目，从而得到最优的任务分配方案和任务的最短完成时间。

技术领域

本发明属于信息技术相关领域，涉及一种求解分布式系统下可分任务多趟调度模型的方法。

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，难点在于确定最优的处理机调度顺序、最优的调度趟数、参与计算的最优处理机数目和最优的任务分配方案。

Hsu等人^[1]提出将g_i/(g_i+w_i)递增的顺序作为处理机的调度顺序，其中g_i为通信链路传输单位任务所需的时间，w_i为处理机计算单位任务所需的时间。Shokripour等人^[2]提出了两种处理机调度顺序：按照通信链路传输单位任务所需时间g_i渐增的顺序作为调度顺序，以及按照处理机计算单位任务所需时间w_i渐增的顺序作为调度顺序。Suresh等人^[3]提出了一种混合实数编码遗传算法用于求解处理机的调度顺序和任务分配方案。而且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。

综上所述，现有的可分任务多趟调度算法并未找到最优的处理机调度顺序、最优调度趟数、参与计算的最优处理机数目，导致任务的完成时间没有达到全局最优解。为达到这一目的，本发明所设计的一种求解分布式系统下可分任务多趟调度模型的方法显得尤为重要。

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，提出了一种求解分布式系统下可分任务多趟调度模型的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种求解分布式系统下可分任务多趟调度模型的方法，包括以下步骤：

步骤1，构建任务分配方案A＝(a_ij)_n×m关于处理机调度顺序调度趟数m和参与计算的处理机数目n的函数表达式：

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

其中，