[發(fā)明專利]一種多核處理器集群任務(wù)資源分配方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010247472.9
• 申請日: 2010-08-06
• 公開（公告）號: CN101916209A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴亞輝;熊李艷;胡林峰;劉覺夫;謝昕;劉建輝
• 申請（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F1/20
• 代理公司: 南昌市平凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 36122
• 代理人: 姚伯川

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多核處理器集群任務(wù)資源分配方法，屬于高性能計算與計算機集群技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著集成電路進入深亞微米及納米工藝后，多核處理器的設(shè)計面臨著一系列新的問題，而功耗就是其中至關(guān)重要的一方面。處理器的功耗不但在很大程度上影響著芯片的封裝、測試以及系統(tǒng)可靠性等，還在很大程度上決定著片上系統(tǒng)和移動設(shè)備的發(fā)展，CPU產(chǎn)生的熱量已經(jīng)開始嚴(yán)重影響到CPU頻率的提升。

在由多核處理器為計算節(jié)點構(gòu)成的集群系統(tǒng)上，散熱的問題一直是一個很大的問題。傳統(tǒng)的散熱技術(shù)主要有CPU風(fēng)扇、空調(diào)、液體制冷技術(shù)等。其實，我們在使用集群系統(tǒng)時，任務(wù)資源分配策略的好壞，對功耗以及集群系統(tǒng)的散熱也會產(chǎn)生很大的影響。隨著在CPU上集成的計算核的數(shù)目越來越多，由雙核到4核、8核甚至眾核，計算機的各個核在高負(fù)荷運行時，會產(chǎn)生比空閑狀態(tài)時多出好多的熱量。在集群的體系架構(gòu)中，每個機柜中緊密存放了多臺刀片式多核服務(wù)器作為計算節(jié)點。如果這些計算節(jié)點同時滿負(fù)荷運行，則產(chǎn)生的熱量會使CPU的溫度快速升高，甚至?xí)霈F(xiàn)過熱的現(xiàn)象，會影響到集群的系統(tǒng)性能，有時會迫使集群管理系統(tǒng)對某溫度過高的計算節(jié)點進行強行關(guān)機，以保護CPU。

對于多核處理器使用與管理，已有一些公開的報道。公開號CN101403982公開了一種多核處理器的任務(wù)分配方法、系統(tǒng)及設(shè)備，任務(wù)分配器根據(jù)狀態(tài)寄存器的狀態(tài)判斷處理器內(nèi)核是否空閑；任務(wù)分配器通過傳輸通道向空閑的處理器內(nèi)核傳輸消息包。公開號101464813公開了一種用于多核處理器上的自動工作量分配的系統(tǒng)和方法。公開號CN101114186公開了一種用于控制多核心處理器中發(fā)熱的方法和設(shè)備。公開號101010655公開了一種協(xié)調(diào)多核處理器中的空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方法，用于在具有多個核心的處理器的核心檢測命令，其中該命令請求該核心轉(zhuǎn)換到空閑狀態(tài)。根據(jù)該命令和多核的每一個的空閑狀態(tài)情況來管理該核心的功率消耗。

本發(fā)明提出了一個與上述方法不同的任務(wù)資源分配方法，在對集群上運行的任務(wù)根據(jù)物理位置均勻分配所需要資源，有效地防止作業(yè)過分集中在某一區(qū)域而引起局部計算節(jié)點溫度過熱的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，為了有效地防止多核處理器作業(yè)過分集中在某一區(qū)域，造成集群資源利用不均衡，同時因多核處理器的功耗問題，造成計算機產(chǎn)生的大量熱量不能及時散發(fā)的問題。本發(fā)明提出一種基于計算節(jié)點均勻定位的任務(wù)資源分配器，使得在多核處理器集群上所運行的任務(wù)能夠均勻地分布在該集群的資源節(jié)點上。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：所述方法根據(jù)用戶所提交到該集群上的作業(yè)任務(wù)，以CPU為基本分配單元，進行任務(wù)分配，構(gòu)成任務(wù)資源分配器。任務(wù)資源分配器將集群上的資源映射為一個M×N的矩陣AR，矩陣中M代表每個機柜中的CPU節(jié)點數(shù)目，N代表機柜的數(shù)目，則其中的任一資源節(jié)點為A_i，j，其中0＜i≤M，0＜j≤N；資源狀態(tài)矩陣表示集群上的資源狀態(tài)，標(biāo)志F_i，j表示該資源上是否有正在運行的任務(wù)，如果F_i，j＝1表示有任務(wù)在其上運行，F(xiàn)_i，j＝0表示該節(jié)點是空閑節(jié)點。

任務(wù)資源分配器的分配方法如下：

第1步：任務(wù)調(diào)度器從用戶提交的任務(wù)隊列中取出排在第一位的任務(wù)，確認(rèn)其所需要的資源，查看空閑資源數(shù)量是否能夠滿足用戶的資源需求；如果用戶任務(wù)的資源需求大于集群總的資源數(shù)量，則拒絕該任務(wù)；如果當(dāng)前空閑資源不能滿足其資源需求，則將該任務(wù)重新放入任務(wù)提交隊列中的末尾。如果當(dāng)前空閑資源能夠滿足該用戶需求，則轉(zhuǎn)第2步。

第2步：調(diào)度器查看當(dāng)前空閑資源的排列情況，如果該作業(yè)是集群上提交的第一個作業(yè)，則從資源隊列的位置0，0開始算起。否則，從上次提交任務(wù)時，所選中的最后一個資源節(jié)點位置(X，Y)開始算起，轉(zhuǎn)第3步。

第3步：在為該任務(wù)尋找空閑資源位置時，根據(jù)兩個參數(shù)P與Q的設(shè)定值進行資源定位。其中P代表在資源矩陣中行的初始跳變數(shù)，Q代表列的跳變數(shù)，如(P，Q)＝(4，2)，表示當(dāng)前節(jié)點位置的下一節(jié)點位置(U，V)為((i+4)mod?M，(j+2)mod?N)。如果下一位置已經(jīng)被任務(wù)占用，轉(zhuǎn)第4步。