面向異構(gòu)計算系統(tǒng)的節(jié)能調(diào)度算法研究.pdf

1、社會生活的需要促進了信息科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展，同時信息科學(xué)的發(fā)展對人類社會的生活、生產(chǎn)和技術(shù)進步起著極大的推動作用。通常，一組以高速網(wǎng)絡(luò)連接的分布式的具有不同計算能力的機器可定義為一個異構(gòu)計算系統(tǒng)。異構(gòu)系統(tǒng)已成為了當今人類生活不可或缺的重要部分。然而，在信息技術(shù)發(fā)展的過程中，我們不得不面對系統(tǒng)中出現(xiàn)的眾多越來越嚴重的亟待解決的問題，如巨大的能量消耗帶來的技術(shù)難題、電力成本以及由能耗引起的包括生態(tài)環(huán)境在內(nèi)的巨大附加代價等。所以對廣泛存在的異構(gòu)

2、系統(tǒng)進行研究很有必要，尤其是系統(tǒng)中的能耗問題。
　　對系統(tǒng)中的能量消耗進行優(yōu)化不僅可以通過硬件設(shè)計來實現(xiàn)，也可以通過軟件的方法來達到目標。動態(tài)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)（Dynamic Voltage Scaling，DVS）和動態(tài)電源管理技術(shù)（Dynamic Power Management，DPM）作為協(xié)同軟硬件能耗優(yōu)化的橋梁應(yīng)運而生并被廣泛使用。任務(wù)調(diào)度作為計算系統(tǒng)中的核心部分，起著對計算資源進行全局管理和分配的關(guān)鍵作用。將調(diào)度算法與DV

3、S技術(shù)或DPM技術(shù)進行結(jié)合成為了優(yōu)化系統(tǒng)能量消耗的一個重要手段。
　　本文針對異構(gòu)計算系統(tǒng)提出了一個基于動態(tài)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)的頻率均衡節(jié)能調(diào)度（Energy-Ecient Scheduling with Frequency Equalization，ESFE）算法。ESFE算法的目標是減小任務(wù)完成時間的同時盡量降低系統(tǒng)的能量消耗。首先，ESFE算法將應(yīng)用中的路徑集進行提?。唤又?，為了能夠得到一個合理的調(diào)度結(jié)果，ESFE算法基于路徑集對

4、應(yīng)用進行重構(gòu)；最后，為了達到節(jié)省系統(tǒng)能量消耗的目標，算法采取一個遞進的方式來均衡任務(wù)的運行頻率。為了驗證算法的有效性，實驗時使用了大量隨機產(chǎn)生的應(yīng)用以及兩個現(xiàn)實應(yīng)用來對算法進行檢驗，實驗結(jié)果表明所提出的ESFE算法在調(diào)度長度和能量消耗上優(yōu)于兩個對比算法。
　　本文針對云計算場景，提出了一個基于SLA（Service Level Agreement）的節(jié)能調(diào)度（SLA-based Energy-Ecient Scheduling，S

5、LAES）算法。SLAES算法旨在滿足SLA性能約束的同時最小化系統(tǒng)的能量消耗。首先，SLAES算法對系統(tǒng)中的高能量消耗處理器進行全面的考慮來最小化高能量消耗處理器的使用數(shù)量；接著，SLAES算法嘗試將任務(wù)從一個高能量消耗處理器上遷移到一個低能量消耗處理器上來節(jié)約系統(tǒng)的能量消耗；最后，SLAES算法基于DVS技術(shù)采取了一個更加有效的方式來對任務(wù)間的處理器空閑時間進行分配。為了驗證算法的有效性，實驗時使用了大量隨機產(chǎn)生的應(yīng)用以及兩個現(xiàn)實應(yīng)