[發(fā)明專利]一種云渲染系統(tǒng)資源能耗優(yōu)化方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710036770.5
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106775991A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 晏湘濤;黃卓;毛賜平;謝嬋娟;陳福興;賀超
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州渲一信息科技有限公司
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種云渲染系統(tǒng)資源能耗優(yōu)化方法，其特征是：

第一步：首先選擇場景隊列中合適的場景任務(wù)，進行所述場景任務(wù)的調(diào)度；然后選擇所述場景任務(wù)中合適的幀任務(wù)并將其加入渲染任務(wù)列表分配給相應(yīng)的渲染節(jié)點，并進行所述幀任務(wù)的調(diào)度；

經(jīng)過所述幀任務(wù)的調(diào)度之后，空閑節(jié)點資源列表R₀,…,R_n的當前任務(wù)狀態(tài)為公式(1)：

l₀,…,l_i,…,l_m公式(1)

其中R₀為所述空閑節(jié)點資源列表中第一個空閑節(jié)點資源；R_n為所述空閑節(jié)點資源列表中最后一個空閑節(jié)點資源；i、m為自然數(shù)，l_i表示滿足空閑節(jié)點個數(shù)i執(zhí)行的所述渲染任務(wù)列表，l₀表示滿足空閑節(jié)點個數(shù)i為首個所述空閑節(jié)點個數(shù)執(zhí)行的所述渲染任務(wù)列表，l_m表示滿足空閑節(jié)點個數(shù)i為最后一個所述空閑節(jié)點個數(shù)執(zhí)行的所述渲染任務(wù)列表；

第二步：經(jīng)過所述幀任務(wù)的調(diào)度之后，所述渲染任務(wù)列表中的節(jié)點運行渲染任務(wù)列表中的任務(wù)與等待渲染任務(wù)列表中的任務(wù)并不相同；每個所述空閑節(jié)點個數(shù)i都維護包括有r個子任務(wù)的列表l_i＝l_ir,l_ir+1,…,l_(i+1)r-1，其中l(wèi)_ir為l_i中的子任務(wù)的第一個分任務(wù)，l_ir+1為l_i中的子任務(wù)的第二個分任務(wù)，l_(i+1)r-1為l_i中的子任務(wù)的最后一個分任務(wù)；當所述幀任務(wù)提交運行之后，所述空閑節(jié)點資源列表R₀,…,R_n完成所有渲染任務(wù)的時間列表為：

t0,…,t_j,…,t_m 公式(2)

其中渲染節(jié)點i其運行渲染任務(wù)的總時間為T_i，j為自然數(shù)，t_j表示滿足空閑節(jié)點個數(shù)i執(zhí)行渲染任務(wù)列表l_i的時間，即節(jié)點i執(zhí)行完成渲染任務(wù)列表l_ir,l_ir+1,…,l_(i+1)r-1中所有子任務(wù)的時間；t₀表示滿足空閑節(jié)點個數(shù)i為第一個空閑節(jié)點執(zhí)行渲染任務(wù)列表l_i的時間，t_m表示滿足空閑節(jié)點個數(shù)i為最后一個空閑節(jié)點執(zhí)行渲染任務(wù)列表l_i的時間；

T_i為運行渲染任務(wù)的總時間，是所述空閑節(jié)點資源列表R₀,R₁,…,R_n完成所有渲染任務(wù)的時間列表t₀,…,t_j,…,t_m的總的求和計算方法，所述總的計算方式如公式(3)所示：

其中，t_j為任務(wù)運行時間；i為自然數(shù)，滿足0≤i≤n；j為自然數(shù)，滿足0≤j≤m；

所有節(jié)點中運行任務(wù)時間最大值T_max是T_i中的最大值，其計算方法如公式(4)所示：

T_max＝max(T₀,T₁,…,T_n) 公式(4)

其中T₀是T_i為第一個運行渲染任務(wù)的總時間，T₁是T_i為第二個運行渲染任務(wù)的總時間，T_n是T_i為最后一個運行渲染任務(wù)的總時間；

W_i表示節(jié)點i的任務(wù)運行時能耗，即節(jié)點i執(zhí)行完成渲染任務(wù)列表

l_ir,l_ir+1,…,l_(i+1)r-1中所有任務(wù)的能耗，其能耗由t_j以及和節(jié)點i的功率P_i決定，其計算方法如公式(5)所示：

用I_i表示節(jié)點空閑時能耗，即該節(jié)點在本次任務(wù)調(diào)度中處于空閑狀態(tài)下的能耗，所述節(jié)點空閑時能耗由節(jié)點i的空閑功率p_i和空閑時間決定；當且僅當節(jié)點運行完對應(yīng)渲染任務(wù)列表中的所有幀任務(wù)后才會處于空閑狀態(tài)，即所述空閑時間為T_max-T_i，則所述節(jié)點空閑時能耗I_i如公式(6)所示：

I_i＝p_i(T_max-T_i) 公式(6)

E_i表示第i個節(jié)點的任務(wù)能耗，即該節(jié)點在本次任務(wù)調(diào)度過程中的運行時能耗，其計算方法如公式(7)所示：

E_i＝W_i+I_i 公式(7)

結(jié)合公式(5)、公式(6)和公式(7)可以得到所述第i個節(jié)點的任務(wù)能耗E_i，計算方法如公式(8)所示：

由所述第i個節(jié)點的任務(wù)能耗E_i可以計算出渲染集群能耗E，即等待渲染任務(wù)列表l₀,l₁,…,l_m中任務(wù)在空閑節(jié)點資源列表R₀,R₁,…,R_n上的總?cè)蝿?wù)能耗，計算方法如公式(9)所示：

所述渲染集群能耗E包括集群中所述任務(wù)運行時能耗和所述節(jié)點空閑時能耗；結(jié)合公式(3)和公式(9)，得到所述渲染集群能耗E的計算方法如公式(10)所示：

公式(10)中，所述渲染任務(wù)經(jīng)過調(diào)度運行之后的能耗由兩部分組成：第1部分(P_i-p_i)t_j與單個節(jié)點的功率P_i、空閑功率p_i和單個任務(wù)在節(jié)點上的運行時間t_j有關(guān)，其中所述單個節(jié)點的功率P_i即節(jié)點i的功率P_i；所述空閑功率p_i即所述節(jié)點i的空閑功率p_i；所述單個節(jié)點的功率P_i和所述空閑功率p_i為常量；單個任務(wù)在節(jié)點上的運行時間t_j即表示滿足空閑節(jié)點個數(shù)i執(zhí)行渲染任務(wù)列表l_i的時間t_j；第2部分p_iT_max與單個節(jié)點的空閑功率p_i以及所述所有節(jié)點中運行任務(wù)時間最大值T_max有關(guān)；

e_ij表示第i個節(jié)點在運行任務(wù)t_j時間內(nèi)的能耗，其計算方法如公式(11)所示：

e_ij＝(P_i-p_i)t_j (11)

根據(jù)公式(11)分別計算每個幀任務(wù)在空閑節(jié)點列表R₀,R₁,…,R_n-1上的親近條件，取最優(yōu)值對應(yīng)的幀任務(wù)加到任務(wù)調(diào)度列表S；

將公式(11)代入公式(10)，得到任務(wù)調(diào)度列表S的問題的目標函數(shù)值min(E)如公式(12)所示：

其中T_max≥T_i，i∈{0,1,…,n-1}，j∈{0,1,…,m-1}；

利用公式(12)作為所述任務(wù)調(diào)度列表S評價解優(yōu)劣的標準；

第三步：所述任務(wù)調(diào)度列表S通過采用在相鄰空間參數(shù)δ內(nèi)互換任務(wù)調(diào)度節(jié)點位置的方法來進行改變，生成新的任務(wù)調(diào)度列表S'；δ為整數(shù)，是相鄰空間的相鄰大小的參數(shù)描述，所述相鄰空間為相鄰的包括有分量的空間；

S'的所述目標函數(shù)值min(E)小于S的所述目標函數(shù)值min(E)為Δf；其中f是目標函數(shù)，Δf是用于描述目標函數(shù)f的變化率；

當S'的所述目標函數(shù)值min(E)小于S的所述目標函數(shù)值min(E)時，即兩者相減差值Δf＜0時，集合更新；否則以指定概率e^-Δf/T＞random(0,1)來更新集合，其中e^-Δf/T為-Δf/T的e指數(shù)；-Δf/T為Δf的負數(shù)除以所有的開銷時間T；random(0,1)為0到1之間的任意隨機數(shù)；集合更新條件如公式(13)所示：

(Δf＜0)或(e^-Δf/T＞random(0,1)) 公式(13)

當所述渲染任務(wù)列表l₀,l₁,…,l_m-1為空時，終止。