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基于CPU-MEM的负载共享调度机制研究



  摘要:分布式系统中调度机制对负载共享系统性能有重要影响。基于CPU-MEM的负载共享策略考虑内存资源对系统性能的作用,降低了页失效次数,提高了资源利用率。在CPU-MEM负载共享机制基础上,考虑任务在执行过程中的变化特性,提出了在单节点上减少任务平均内存需求的多内存需求多时间片轮询策略(RR-MMMCS)和基于预测的多内存多时间片策略(MMMCS-P)。实验表明,无论是对计算密集型任务还是数据密集型任务,RR-MMMCS、MMMCS-P调度机制在平均响应时间方面具有较好的性能。
  关键词:调度策略;负载预测; CPU-MEM负载共享
  中图分类号:TP393文献标志码:A
  文章编号:1001-3695(2008)05-1364-04
  
  负载共享是用来提高分布式系统性能的技术。根据一定的系统资源指标,把系统负载从较重的节点转移到较轻的节点上,从而有效地利用系统资源,提高整个系统性能。高效的负载共享策略应该考虑的主要问题是如何通过减少任务的页失效次数、缩短任务的排队时间和最小化任务的迁移费用等方法来减少其平均响应时间,降低系统性能的损耗。因此,在设计负载共享策略时,不仅要考虑系统中CPU资源情况,也要考虑内存资源状态。缺乏对内存资源问题的考虑会严重恶化系统性能,抵销策略的优越性。另外,随着CPU与内存在速度上的差距增大,由内存问题造成的时间延迟对整个系统性能的影响日益重要。如何充分有效地利用内存资源成了高效负载共享策略的重要组成部分。基于CPU-MEM的负载共享策略考虑了CPU与内存资源,获得了较好的系统性能。
  在对分布式系统的研究中,节点调度策略一般采用FCFS或RR[1],仅考虑了任务的时间特性,而未考虑任务的内存数据特性。执行时间间隔的分布对任务的下一次执行具有一定的预言作用,该特性可以作为基于预测的调度策略的基础。
  针对CPU-MEM共享策略的特点,提出了多内存需求多时间片轮询策略(RR-MMMCS)和基于预测的多内存多时间片策略(MMMCS-P)。它们能更有效地利用系统内存资源,提高了系统性能。
  
  1基于CPU-MEM的负载共享策略
  
  基于CPU-MEM负载共享策略较好地实现了内存与CPU资源的统一。基本原理描述如下:
  
  MMMCS-P算法的目标是发挥任务执行等待时间间隔的分布对其下一次执行的预言作用,同时让内存需求大的任务获得更多的服务时间,用较快的速度将大内存需求任务执行完毕,减少节点中内存的平均使用量,快速缩短CPU等待队列的长度,降低页失效速率和任务迁移次数。
  
  3系统和负载模型 ......
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