Разработка эффективных алгоритмов планирования задач для облачных вычислительных систем с учетом многопроцессорности и виртуализации вычислительных узлов, топологии системы, сетевой конкуренции и существующих коммуникационных схем исполняемых задач
Проект № 12-07-31089
Руководитель проекта: Полежаев П.Н.
Настоящий проект направлен на решение фундаментальной проблемы эффективного планирования задач для облачных вычислительных систем. Существующие системы управления ресурсами облачных систем недостаточно эффективны, они не обеспечивают высокий уровень загруженности ресурсов вычислительной системы. Имеется возможность увеличения их эффективности за счет учета многопроцессорности и виртуализации вычислительных узлов, топологии системы, сетевой конкуренции и коммуникационных схем вычислительных задач. Учет данных факторов при разработке алгоритмов планирования вычислительных задач — основная цель данного проекта.
На первом этапе проекта в 2012 г. проведена систематизация сведений об исследуемой проблеме, выбран оптимальный вариант проведения исследований, разработан план проведения исследований, создана модель облачной вычислительной системы с учетом ее топологии, сетевой конкуренции, многопроцессорности и виртуализации узлов, построена модель вычислительной задачи с учетом ее коммуникационной схемы.
На втором этапе в 2013 г. разработан алгоритм планирования вычислительных задач Backfill SDM. Его отличительной особенностью является учет топологии облачной системы, которая представляется ориентированным мультиграфом. Веса его дуг (сетевых связей), получаемые с помощью технологии программно-конфигурируемых сетей (ПКС), отражают текущее состояние сети (сетевую конкуренцию, включая задержки и остаточные пропускные способности на портах сетевых связей). Дополнительным достоинством алгоритма Backfill SDM является тесная интеграция с разработанным проактивным методом маршрутизации потоков данных.
Также на втором этапе НИР выполнена теоретическая оценка эффективности разработанных алгоритмов планирования задач, разработана система критериев и метрик количественного оценивания их эффективности, создана методика их экспериментального исследования с помощью симулятора, разработан автоматический программный симулятор облачной вычислительной грид-системы.
С помощью симулятора проведено экспериментальное исследование, которое показало, что алгоритм Backfill SDM в сочетании с проактивным методом маршрутизации способен обеспечить снижение времени выполнения эталонного набора коммуникационно-интенсивных вычислительных задач до 5.5–7.5 % в зависимости от величины системной загрузки и до 3% для эталонного набора вычислительно-интенсивных задач.
Дополнительно проведено экспериментальное исследование разработанных алгоритмов с помощью экспериментального сегмента реальной облачной вычислительной системы, которое подтвердило полученные с помощью симулятора результаты.
Созданные алгоритмы могут быть использованы разработчиками систем управления ресурсами, провайдерами облачных услуг, крупными компаниями для создания собственных облачных систем, разработчиками облачных систем под ключ.
За два этапа проекта подготовлено 7 статей в журналы перечня ВАК, зарегистрирована 1 программа для ЭВМ в ФГУ ФИПС.
Последнее обновление: 04.03.2014
Ответственный за информацию:
Лисицкий Иван Иванович, помощник проректора по научной работе
(тел.91-22-07)
