ooОткрытое образованиеOpen Education1818-42432079-5939Plekhanov Russian University of Economics10.21686/1818-4243-2016-3-4-8oo-266Research ArticleМЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕMETHODICAL MAINTENANCEФормирование пакетов заданий в грид с учетом предпочтений пользователейJob system generation in grid taking into account user preferencesЕмельяновД. М.YemelyanovD. M.

к.т.н., старший преподаватель кафедры Вычислительной техники,

Москва

Candidate of Engineering Science, senior lecturer at Computer Engineering department,

Moscow

Yemelyanov.Dmitry@gmail.comПотехинП. А.PotekhinP. A.

аспирант кафедры Вычислительной техники,

Москва

graduate student at Computer Engineering department, 

Moscow

PotekhinPA@gmail.comТопорковВ. В.ToporkovV. V.

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой Вычислительной техники,

Москва

Doctor of Engineering Science, professor, head of Computer Engineering department,

Moscow

ToporkovVV@mpei.ruНациональный исследовательский университет «МЭИ»РоссияNational Research University “Moscow Power Engineering Institute”Russian Federation2016100720160348Copyright © Емельянов Д.М., Потехин П.А., Топорков В.В., 20162016Емельянов Д.М., Потехин П.А., Топорков В.В.Yemelyanov D.M., Potekhin P.A., Toporkov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://openedu.rea.ru/jour/article/view/266

Распределенные вычислительные среды (РВС), такие как грид, характеризуются гетерогенностью, слабой связанностью, динамичностью состава вычислительных узлов. Поэтому задача планирования ресурсов в таких средах является сложной, комплексной задачей. В связи с этим существуют различные подходы к планированию заданий в грид. Некоторые из них используют экономические принципы. Экономические подходы к планированию показали свою эффективность. Одним из экономических подходов к планированию является циклическая схема планирования (ЦСП). Именно ЦСП рассмотрена в данной работе.

ЦСП предполагает учет интересов пользователей РВС при помощи пользовательского критерия оптимизации, включаемого в ресурсный запрос. Кроме того, ЦСП работает циклично, на каждом этапе планируя определенный пакет заданий. Поэтому предварительным этапом планирования в ЦСП является этап формирования пакета заданий.

Целью данной работы являлось оценить влияние состава пакета заданий по пользовательскому критерию на степень удовлетворения данного критерия. Иными словами, нужно было ответить на вопрос, как с точки зрения данного критерия оптимизации лучше формировать пакет заданий, например, из заданий с одним и тем же пользовательским критерием, или, наоборот, из заданий с различными критериями. Также ставилась цель отыскать сочетания критериев, которые дали бы лучшие результаты планирования.

Для достижения поставленной цели был поставлен эксперимент в среде имитационного моделирования. Эксперимент состоял в планировании пакетов заданий, отличающихся значением пользовательского критерия оптимизации. При этом все остальные параметры ресурсного запроса заданий были одинаковыми, а планирование проводилось на наборе ресурсов с одинаковыми характеристиками. При этом были рассмотрены три стратегии формирования пакета заданий. В первой стратегии пакет состоял из заданий с одним и тем же критерием. Во второй стратегии в пакет попадали задания с различными критериями равновероятно. Третья стратегия аналогична второй, но рассматривались задания только с двумя пользовательскими критериями. Эта третья стратегия была рассмотрена, чтобы найти наиболее выгодные сочетания пар пользовательских критериев.

В результате эксперимента оказалось, что второй подход дал лучшие результаты планирования, что можно объяснить меньшей степенью конкуренции за однотипные ресурсы в случае сочетания различных критериев в ресурсном запросе. Результаты эксперимента для пар критериев сильно зависели от рассматриваемой пары критериев. Наилучшие результаты планирования для этого подхода дали пары с критериями минимизации времени выполнения и стоимости, а также минимизации времени завершения и стоимости. Результаты данной работы входят в курс «Вычислительные системы», преподаваемый на кафедре Вычислительной техники НИУ МЭИ. Дальнейшие исследования будут посвящены поиску оптимального соотношения между пользовательскими критериями в рамках одного пакета.

Distributed computing environments like Grid are characterized by heterogeneity, low cohesion and dynamic structure of computing nodes. This is why the task of resource scheduling in such environments is complex. Different approaches to job scheduling in grid exist. Some of them use economic principles. Economic approaches to scheduling have shown their efficiency. One of such approaches is cyclic scheduling scheme which is considered in this paper.

Cyclic scheduling scheme takes into account the preferences of computing environment users by means of an optimization criterion, which is included in the resource request. Besides, the scheme works cyclically by scheduling a certain job batch at each scheduling step. This is why there is a preliminary scheduling step which is job batch generation.

The purpose of this study was to estimate the infl uence of job batch structure by the user criterion on the degree of its satisfaction. In other words we had to find the best way to form the batch with relation to the user optimization criterion. For example if it is more efficient to form the batch with jobs with the same criterion value or with different criterion values. Also we wanted to find the combination of criterion values which would give the most efficient scheduling results.

To achieve this purpose an experiment in a simulation environment was conducted. The experiment consisted of scheduling of job batches with different values of the user criterion, other parameters of the resource request and the characteristics of the computing environment being the same. Three job batch generation strategies were considered. In the first strategy the batch consisted of jobs with the same criterion value. In the second strategy the batch consisted of jobs with all the considered criteria equally likely. The third strategy was similar to the second one, but only two certain criteria were considered. The third strategy was considered in order to find the most favorable combinations of criteria couples.

The experiment showed that the second approach showed the best scheduling results. This may be explained by a smaller degree of competition for similar resources in the case of different criteria combination. Experiment results for criteria couples depend on the considered couple. The best scheduling results for this strategy were shown by criteria couples with job runtime and cost minimization criteria and job completion and cost minimization criteria.

The results of the study are a part of course “Computing Systems” at the department of Computing engineering at National Research University “Moscow Power Engineering Institute”. Further studies will be dedicated to the search of optimal correlation between user criteria in one batch.

распределенные вычислениягридпланированиеформирование системы заданийпредпочтения пользователейdistributed computinggridschedulingjob system generationuser preferencesReferencesFoster I., Kesselman C., Tuecke S. The Anatomy of the Grid: Enabling Scalable Virtual Organizations // International Journal of Supercomputer Applications. – 2001. – Vol. 15, N 3. – P. 200–222.Foster I., Kesselman C., Tuecke S. The Anatomy of the Grid: Enabling Scalable Virtual Organizations // International Journal of Supercomputer Applications. – 2001. – Vol. 15, N 3. – P. 200–222.Garg S.K., Buyya R., Siegel H.J. Scheduling Parallel Applications on Utility Grids: Time and Cost Trade-off Management // Proc. of the 32nd Australasian Computer Science Conference. – Wellington, 2009. – P. 151–160.Garg S.K., Buyya R., Siegel H.J. Scheduling Parallel Applications on Utility Grids: Time and Cost Trade-off Management // Proc. of the 32nd Australasian Computer Science Conference. – Wellington, 2009. – P. 151–160.Adaptive Computing on the Grid Using AppLeS / F. Berman et al. // IEEE Transactions On Parallel and Distributed Systems. – 2003. – Vol. 14, N 4. – P. 369–382.Adaptive Computing on the Grid Using AppLeS / F. Berman et al. // IEEE Transactions On Parallel and Distributed Systems. – 2003. – Vol. 14, N 4. – P. 369–382.Эволюция системы метакомпьютинга X-Com / Вл.В. Воеводин и др. // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. – 2009. – № 4. – С. 157–164.Эволюция системы метакомпьютинга X-Com / Вл.В. Воеводин и др. // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. – 2009. – № 4. – С. 157–164.Preference-Based Fair Resource Sharing and Scheduling Optimization in Grid VOs / V. Toporkov et al. // Procedia Computer Science. – 2014. – Vol. 29. – P. 831–843.Preference-Based Fair Resource Sharing and Scheduling Optimization in Grid VOs / V. Toporkov et al. // Procedia Computer Science. – 2014. – Vol. 29. – P. 831–843.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.