分布式系统中的负载分配课件.pptVIP

负载分配的分类（1）通常，负载分配方法可做如下分类：?局部和全局局部负载分配处理单个处理器上的进程对时间片(单元)的分配。全局负载分配首先进行进程对处理器的分配，然后完成每个处理器内这些进程的局部调度。?静态和动态(在全局类中)静态负载分配中，进程对处理器的分配是在进程执行以前的编译阶段完成的，而动态负载分配要到进程在系统中执行时才做出分配。静态方法又叫做确定性调度，而动态方法叫做负载平衡。

负载分配的分类（2）?最优和次优(在静态和动态两种类型中)如果根据标准，比如最小执行时间和最大系统输出，可以取得最优分配，那么就可以认为这种负载分配方法是最优的。一般地，负载分配问题是NP完全问题。某些情况下，次优方案也是可以接受的。有四类算法(对于最优的和次优的)被使用：解空间枚举有哪些信誉好的足球投注网站、图模型、数学编程(例如0／1编程)和队列模型。?近似和启发式(在次优类型中)在近似方法中，负载分配算法仅有哪些信誉好的足球投注网站一个解空间的子集，当寻找到一个好的解时，终止执行。在启发式方法中，调度算法使用某些特殊参数，能够近似地对真实系统建模。

负载分配的分类（3）?集中控制的和分散控制的(在动态类型中)在分散控制中，决策工作被分配给不同的处理器。在集中控制中，这些工作是由一个处理器完成的。?协作的和非协作的(对分散控制)动态负载分配机制可以分成：协作的－－分布式对象间有协同操作，非协作的－－处理器独立做出决策。

负载分配的分类（4）下面是另一种负载分配算法的分类方法，包括一些不能直接归人上面分类的负载分配类型：?单个和多个应用程序多数负载分配算法是针对单个应用程序。多应用程序情况可以转换成单个应用程序情况。然而，多应用程序情况下的进程分配远复杂于单个应用程序的情况。?非抢占式的和抢占式的对非抢占式的负载分配算法，一个任务(进程)开始执行后就不能中断。在抢占式负载分配算法中，进程可以中断，并从处理器上移走，过后继续执行。

负载分配的分类（5）?非自适应的和自适应的非自适应负载分配只使用一种负载分配算法，不会依据系统反馈而改变自己的行为。自适应负载分配能够根据系统反馈调整分配算法。典型地，一个自适应负载分配算法是许多负载分配算法的集合，依据系统的各种参数来选择一个合适的算法。

静态负载分配?静态负载分配算法根据系统的先验知识做出决策。运行时负载不能够重新分配。?静态负载分配算法的目标是调度一个任务集合，使它们在各个目标PE上有最小的执行时间。静态负载分配因此又称做调度问题。?总体上，处理器互连、任务划分(粒度决策)和任务分配是设计调度策略时的三个主要因素。?如前所述，通常的调度问题即使在简单地对计算开销和通信开销做某种假设以后，依然是一个NP完全问题。因此，许多方法利用数学工具如图、启发式规则来得到次优的解。

任务图模型?通常，用图模型表示任务和PE结构。我们可以用任务优先图或者任务交互作用图对任务集合建模。任务优先图又称为有向无环图(DAG)，每个链接定义了任务间的优先关系。节点和链接上的标记表示任务执行时间和任务完成后启动后续任务所需的时间间隔。任务交互作用图中，链接定义了两个任务间的相互关系。每个链接赋予一对数，表示这两个任务在同一个PE上时的通信开销和在不同PE上时的通信开销。

处理机互连（1）?互连网络的拓扑可以分为静态的和动态的。静态网络由固定的点到点直接连接组成，并且进程执行过程中不能改变。动态网络利用交换机实现动态配置来满足用户程序的通信要求。静态互连网络：16节点系统的不同连接方案（每个节点四个双向链接）a)依里埃克网格(IlliacMesh)b)圆环网

处理机互连（2）c)超立方体（4维立方体由两个3维立方体节点互连而成，每维两个节点）d)WK层次网络（n层网络由四个（n-1）层网络组成，每个子网络是一个虚拟节点，1层WK网络是基元）

动态互连网络（1）?有三种类型的动态拓扑：单级、多级和纵横制(见图1-8)。通常，处理机位于网络的两侧。一个单级网络由一级交换单元组成。每个交换单元是一个带两个输入和两个输出的2x2的开关，输入和输出的连接可以是直连或交叉，这由一个布尔变量控制。?图1-8a表示了一个完全混洗连接的例子。一个多级网络包含多级的交换单元并支持从任意数量的输入处理机到任意数量的输出处理机的连接。在一些网络中，输入和输出处理机的同时连接可能导致使用网络通信链路的冲突。这种网络叫做阻塞式网络(见图1-8c所示的基线制网络)；否则，就叫做可重新安排的非阻塞式网络(见图1-8d所示的Benes网络)。在纵横制交换机中，每个输入可以无阻塞地和一个空闲的输出相连(见图1-8b)。

动态互连网络（2）图1-8a)88混洗交换╳╳b)44纵横制

动态互连网络（3）c)88基线制╳d)88