超算CAE云平臺(tái)作業(yè)調(diào)度管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的硬件計(jì)算能力突飛猛進(jìn)，然而超級(jí)計(jì)算應(yīng)用能力仍然較差，構(gòu)建超算CAE(Computer Aided Engineering)云平臺(tái)是一種有效的解決方案，作業(yè)管理是該平臺(tái)的核心系統(tǒng)。然而CAE作業(yè)之間具有較強(qiáng)的依賴性，一個(gè)任務(wù)在執(zhí)行時(shí)需要等待其不在同一個(gè)處理器上的前驅(qū)任務(wù)的完成，作業(yè)之間的通信所耗費(fèi)的時(shí)間比較長(zhǎng)，從而使得該任務(wù)與其分配在同一個(gè)處理器上的前驅(qū)任務(wù)之間的空閑時(shí)間比較長(zhǎng)，該空閑時(shí)間如果不合理利

2、用，會(huì)增加處理器的執(zhí)行能耗。本文的目的是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)CAE云平臺(tái)作業(yè)調(diào)度管理系統(tǒng)，并在依賴任務(wù)復(fù)制和處理器合并的基礎(chǔ)上提出一種空閑時(shí)間優(yōu)化節(jié)能調(diào)度策略，以降低作業(yè)調(diào)度運(yùn)行的能耗，通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真和真實(shí)算例的測(cè)試驗(yàn)證了該策略的有效性。本文的主要工作有以下兩點(diǎn):
　　(1)基于超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)CAE云平臺(tái)作業(yè)調(diào)度管理系統(tǒng)，通過(guò)該平臺(tái)，普通用戶可以以WEB的方式隨時(shí)隨地訪問(wèn)超級(jí)計(jì)算機(jī)上的CAE資源，用戶只需按需付費(fèi)使用即可，充分

3、發(fā)揮超級(jí)計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力的同時(shí)大大降低了用戶的使用成本。然而，CAE作業(yè)往往非常大且具有依賴性，使得作業(yè)完成周期長(zhǎng)，作業(yè)間的通信造成依賴任務(wù)之間的等待時(shí)間變長(zhǎng)，從而增加了同一個(gè)處理器上的兩個(gè)任務(wù)之間的空閑時(shí)間，作業(yè)完成周期長(zhǎng)和空閑時(shí)間的增加會(huì)增大作業(yè)調(diào)度管理系統(tǒng)的能耗。
　　(2)本文針對(duì)CAE作業(yè)調(diào)度的能耗問(wèn)題，提出了一種基于依賴任務(wù)的空閑時(shí)間優(yōu)化節(jié)能調(diào)度策略，首先基于任務(wù)復(fù)制調(diào)度算法把關(guān)鍵路徑上的任務(wù)復(fù)制到非關(guān)鍵路徑上，以

4、降低任務(wù)執(zhí)行的調(diào)度長(zhǎng)度;然后將運(yùn)行任務(wù)較少的處理器上的任務(wù)合并到運(yùn)行任務(wù)較多的處理器上，初步降低計(jì)算節(jié)點(diǎn)上的運(yùn)算能耗;最后，對(duì)合并后的處理器上具有空閑時(shí)間的任務(wù)采用降壓降頻的DVFS(DynamicVoltageand Frequency Scaling)策略來(lái)降低處理器的執(zhí)行能耗?；贑loudSim仿真平臺(tái)對(duì)提出的策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并將該策略集成到作業(yè)管理系統(tǒng)中，通過(guò)實(shí)際算例的運(yùn)行進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)和測(cè)試結(jié)果表明，在保證調(diào)度長(zhǎng)度不變的情