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分布式计算管理平台实现的关键技术问题分析

来源:草根论文网 时间:2016-12-12 字体:[ ] 收藏 我要投稿 浏览:

 随着计算机技术的不断发展,通过虚拟化技术可以实现异构计算资源的统一监视和管理;基于安全套接层协议(SSI,)的虚拟专用网络(VPN)隧道或对等网络(P2P)等技术可以实现分布式计算管理平台的相关软件和文件的统一升级维护和交互管理。分布式计算管理平台的最终目标是基于给定的计算资源使得完成指定计算任务集合的计算时间最短。缩短计算周期主要从以下两个方而进行优化:一是减少平台调度管理的时间开销;二是提高己有计算资源的利用效率。为实现而向多级调度资源共享的动态树形架构分布式计算管理平台,重点需要在多级调度协同管理、任务调度管理策略、计算资源优化分配等方而进行进一步研究。

1 多级调度协同管理

传统的集中式调度管理机制一般应用于数据中心或计算中心的任务调度管理}}}o,对于物理上具有广域分布特征的多调度机构的计算资源,若将所有调度机构的数据访问和交互都集中到一个调度机构,需管理的计算节点的CPU核心规模过于庞大,其根管理节点的负载将十分繁重。通过采用SSD固态盘等硬件技术可以有效提升磁盘I()的处理性能口‘〕,一个调度机构内计算节点采用千兆以太网络互联可以满足本地数据传输需求,但调度机构之间广域网的网络带宽仍可能成为性能瓶颈m m。动态树形架构分布式计算管理平台通过引入区域自治的树形分层调度管理机制,将各个调度机构每个计算域虚拟化为一个逻辑单元,从而将传统的单层集中式管理转化为“根管理节点一子管理节点”两层的树形管理,一方而可以有效减少各层管理节点直接调管的计算节点(或核心)数目,降低根管理节点的负载;另一方而通过两层管理机制实现计算任务调度在一个调度机构内的本地化管理,也可以减少各层(调度机构)间广域网的远程交互信息量,从而降低网络负载。在此基础上进一步对广域网的数据传输进行优化处理,提升多级调度之间的数据交互效率。

对于跨调度机构数据传输,动态树形架构分布式计算管理平台主要从以下三个方而进行优化:①对传输数据进行压缩处理,减少网络传输的信息量;②基于本地化感知任务调度方法口71叼将广域网远程传输尽可能改为局部传输。通过对传输的数据进行分级管理,对一个调度机构根管理节点只传输一份数据副本到该计算域的子管理节点,并由其转发计算数据到本调度机构内该计算域内的所有计算节点;③结合各个应用的特点仅传输计算结果关键信息(如是否安全稳定和相关模式信息等),数据量较大的详细计算结果信息(如暂态仿真曲线等)不主动进行跨调度机构传输,实际需要查看时再进行针对性传输,以减少远程传输的数据量。在智能电网调度控制系统的在线安全分析联合计算功能中,50 MB的计算数据文件可压缩为10 MB左右,某调控分中心与其调度管辖的省调之间基于远程调阅服务进行文件传输,其耗时一般在3 s以内,具体如表1所示。

此外,该体系架构还具有良好的扩展性,随着节点规模的扩大可进一步将“根管理节点一子管理节点”由两层扩展为多层结构。同时由于各层的管理节点在实际运行中并不固定在某些计算节点上,管理节点根据各个计算节点的运行状态和优先级动态选举产生,与集中式系统相比可有效提高系统的运行可靠性。在具体实现时还需进一步研究多级调度信息变化增量传输机制,尽可能减少多级调度计算资源协同计算增加的交互数据量和传输时间开销,从而提高系统管理效率。

2 任务调度管理策略

传统任务调度策略一般基于固定的计算任务,综合考虑资源利用率、成本开销和响应时间等因素,以完成时间最短为优化目标建立资源优化调度模型}l}o。对于在线计算域,其优化目标为完成需运行的所有应用功能的计算任务耗费时间最短。由于电力系统应用功能的计算任务具有动态变化的特征,具体表现在:①应用功能产生的计算任务与电网设备的实际运行状态密切相关,其考察的预想故障数量及候选控制措施数量会随电网设备的运行状态变化而变化;②部分应用功能是否运行与电网安全稳定状态相关,如预防控制辅助决策功能只在电网安全稳定裕度不足时才启动;③对于部分需要进行分档枚举并行迭代运算的应用功能(如稳定裕度评估和预防控制辅助决策功能等),为了缩短计算周期,需要根据可用的计算资源的变化情况动态调整每轮枚举分档的档位,从而减少总的计算任务数量。因此需要综合考虑以上计算任务的动态特性,进一步研究适应计算任务动态变化的调度管理方法,从而进一步缩短计算周期。

3 计算资源优化分配

对于离线计算域,在满足每个用户响应时间要求的基础上,其优化目标为多用户(即多计算域)的总调度完成时间最短。在计算任务动态生成和优化调度的基础上,还需要在用户维度上进行计算资源。

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作者:郑编辑 责任编辑:郑编辑

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