Формирование пакетов заданий в грид с учетом предпочтений пользователей

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. Эволюция системы метакомпьютинга X-Com / Вл.В. Воеводин и др. // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. – 2009. – № 4. – С. 157–164.

5. Preference-Based Fair Resource Sharing and Scheduling Optimization in Grid VOs / V. Toporkov et al. // Procedia Computer Science. – 2014. – Vol. 29. – P. 831–843.