基于Petri网的并行分布计算中的调度问题的研究

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本文基于Petri网模型对调度问题建模、分析,该方法能够容易地考虑任务调度环境的各种实际限制条件,如共享资源的交替使用,缓冲区的申请与释放,任务之间的先后顺序等;能够容易地监控任务的并发执行的情形;能够容易地把模型和搜索算法结合在一起。 本文综合考虑任务的划分、通信的协调和同步几个方面的问题。为了获得低通信延迟和负载平衡的任务调度方案,我们尝试把任务图进行分割,分割的目标是割边集合的权重最小(通信时间最短),分割后各子图的顶点权重和大体相等(负载平衡)。图形分割问题本身也是NP问题,我们采用目前已有的启发式的分割方法,以获得次优解。 其具体步骤是用图形分割算法分割任务图,把任务聚族,使得不同族之间任务通讯量最小。根据任务族的划分结果,把同一族任务分配到同一局部环境(同一节点,或高速局域网),并借此建立Petri网模型。对同一族内任务建立Petri网模型,求解不考虑任务间通讯的局部最优的任务调度方案。对各任务族Petri网同步合成,通过网的合成及合成后一些性质寻找全局较优的任务调度解。为了缓解状态空间的爆炸问题我们构造同步可达图SRG。同步可达图SRG只是描述Petri网模块间同步变迁发生时的状态的变化,而对于模块内局部变迁的发生引起的状态变化则用局部可达树LRG来描述,由于模块间的交互相对较少,而同一阶段模块内的状态变化又相对独立,无须把它们进行组合,而是分开考虑,这样降低了问题的组合程度。这种方法对于规模较大的任务图Petri网系统可以分块研究,而任意两个模块Petri网的LRG所代表的状态又可以是并发存在的,所以可以并行生成各个LRG。
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