一種基于調(diào)度粒度的任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于調(diào)度粒度的任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法，能夠降低調(diào)度頻率，減少 調(diào)度消耗時(shí)間。
【背景技術(shù)】
[0002] 近些年來(lái)，多核處理器快速發(fā)展的同時(shí)，也給任務(wù)調(diào)度帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，如何利用 高效的任務(wù)調(diào)度策略使多核處理器系統(tǒng)充分發(fā)揮其性能，已經(jīng)是我們必須要解決的問(wèn)題。 動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度可以根據(jù)運(yùn)行時(shí)情況動(dòng)態(tài)地將任務(wù)分配到各個(gè)內(nèi)核上，由于需要實(shí)時(shí)地收 集、存儲(chǔ)并分析狀態(tài)信息，動(dòng)態(tài)調(diào)度的實(shí)施有一定的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，但這種開(kāi)銷(xiāo)和付出通常是有 回報(bào)的。
[0003]比較經(jīng)典的調(diào)度算法有Min-Min、Max-Min、MCT(MinimumCompletionTime)、 MET(MinimumExecutionTime)等算法。Min-Min算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，執(zhí)行時(shí)間較快。算法的 思想是比較所有待調(diào)度的任務(wù)，優(yōu)先選取最早完成時(shí)間最小的一個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)度。缺點(diǎn)是 如果任務(wù)集中存在過(guò)多執(zhí)行時(shí)間比較小的任務(wù)，那么時(shí)間比較大的任務(wù)將無(wú)法得到及時(shí)執(zhí) 行。Max-Min算法類(lèi)似于Min-Min算法，不同的是Max-Min算法首先調(diào)度最早完成時(shí)間最 大的任務(wù)。缺點(diǎn)是完成時(shí)間較小的任務(wù)等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響執(zhí)行效率，也可能造成負(fù)載不均 衡。
[0004] 將任務(wù)分配到最合適的處理器內(nèi)核上是任務(wù)調(diào)度的核心問(wèn)題，而任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算 是任務(wù)分配的關(guān)鍵，任務(wù)優(yōu)先級(jí)表明任務(wù)被優(yōu)先調(diào)度的程度，因此本發(fā)明方法在計(jì)算任務(wù) 優(yōu)先級(jí)時(shí)引入調(diào)度粒度，用來(lái)決定調(diào)度過(guò)程分配的任務(wù)數(shù)量，進(jìn)而決定調(diào)度頻度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠降低調(diào)度頻率，減少調(diào)度消耗時(shí)間的基于調(diào)度粒 度的任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法。
[0006] 本發(fā)明的內(nèi)容是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0007] (1)確定任務(wù)優(yōu)先級(jí)
[0008] 計(jì)算任務(wù)相對(duì)于一個(gè)確定內(nèi)核的優(yōu)先級(jí)Tipk，取所有內(nèi)核上的最大值作為任務(wù)優(yōu) 先級(jí)Tip:
[0010] m為內(nèi)核數(shù)量，Tipk表示任務(wù)Ti相對(duì)于內(nèi)核Pk的優(yōu)先級(jí)；
[0011] (2)設(shè)定調(diào)度粒度
[0012] 在計(jì)算任務(wù)1\相對(duì)于一個(gè)處理器內(nèi)核P的任務(wù)優(yōu)先級(jí)時(shí)，設(shè)定調(diào)度粒度，其中處 理器內(nèi)核P的調(diào)度粒度定義為一次調(diào)度過(guò)程中為處理器內(nèi)核P分配的任務(wù)數(shù)量，一次調(diào)度 過(guò)程是指一個(gè)處理器內(nèi)核請(qǐng)求調(diào)度；調(diào)度算法為其分配任務(wù)的過(guò)程中，調(diào)度的任務(wù)數(shù)量等 于為每個(gè)處理器內(nèi)核分配的任務(wù)數(shù)量之和，調(diào)度粒度為：
[0013] Ik=l*spkm-1
[0014] 其中Ip表示處理器內(nèi)核P的調(diào)度粒度，1表示粒度因子，spp表示處理器內(nèi)核P的 處理速度；
[0015] (3)任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算細(xì)化
[0016] 計(jì)算一個(gè)任務(wù)在所有處理器內(nèi)核上的任務(wù)優(yōu)先級(jí)Tip及任務(wù)等待時(shí)間和任務(wù)間通 信開(kāi)銷(xiāo)因素：
[0018] 其中PW1代表任務(wù)Ti的等待時(shí)間，PC1P代表平均通信開(kāi)銷(xiāo)，Ip代表內(nèi)核P的調(diào)度粒 度，Cip表示任務(wù)Ti的通信開(kāi)銷(xiāo)；t表示當(dāng)前時(shí)間，Tlt表示任務(wù)就緒時(shí)間。
[0019] 本發(fā)明的有益效果在于：在任務(wù)調(diào)度優(yōu)先級(jí)計(jì)算時(shí)分析了調(diào)度粒度對(duì)任務(wù)調(diào)度的 影響，并結(jié)合任務(wù)等待時(shí)間和任務(wù)間通信開(kāi)銷(xiāo)等因素，確定任務(wù)優(yōu)先級(jí)，從而能夠有效的降 低調(diào)度頻率，減少任務(wù)調(diào)度過(guò)程中的消耗。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是本發(fā)明方法的任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 圖1示出了本發(fā)明方法的計(jì)算過(guò)程，下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：
[0022] 本發(fā)明提出一種基于調(diào)度粒度的任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法。本發(fā)明方法首先計(jì)算一個(gè) 任務(wù)在所有處理器內(nèi)核上的任務(wù)優(yōu)先級(jí)，然后取其在所有處理器內(nèi)核上任務(wù)優(yōu)先級(jí)的最大 值作為該任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，在任務(wù)調(diào)度時(shí)優(yōu)先調(diào)度任務(wù)優(yōu)先級(jí)大的任務(wù)。在計(jì)算任務(wù)相對(duì)于 一個(gè)確定處理器內(nèi)核的任務(wù)優(yōu)先級(jí)時(shí)，綜合考慮任務(wù)等待時(shí)間、任務(wù)間通信開(kāi)銷(xiāo)和調(diào)度粒 度因素，其中任務(wù)等待時(shí)間因素可避免存在就緒任務(wù)長(zhǎng)時(shí)間不被調(diào)度的現(xiàn)象；同時(shí)計(jì)算任 務(wù)間的平均通信開(kāi)銷(xiāo)，可以將通信開(kāi)銷(xiāo)大的任務(wù)分配到相應(yīng)的處理器內(nèi)核上，以節(jié)省更多 的任務(wù)間通信開(kāi)銷(xiāo)；同樣調(diào)度粒度通過(guò)粒度因子和處理器內(nèi)核的處理速度來(lái)調(diào)節(jié)大小，對(duì) 于一個(gè)實(shí)際的處理器系統(tǒng)，處理器內(nèi)核速度是確定的已知量，其中粒度大小要根據(jù)系統(tǒng)模 型而定，它起到將處理器內(nèi)核的計(jì)算速度轉(zhuǎn)換為處理器內(nèi)核的調(diào)度任務(wù)數(shù)量的作用，結(jié)合 三種因素計(jì)算任務(wù)優(yōu)先級(jí)可充分發(fā)揮任務(wù)調(diào)度優(yōu)勢(shì)，提高處理器效率，從而降低調(diào)度頻率， 減少調(diào)度消耗時(shí)間。
[0023] (1)確定任務(wù)優(yōu)先級(jí)
[0024] 將任務(wù)分配到最合適的處理器內(nèi)核上是任務(wù)調(diào)度的核心問(wèn)題，而任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算 是任務(wù)分配的關(guān)鍵，任務(wù)優(yōu)先級(jí)表明任務(wù)被優(yōu)先調(diào)度的程度。本發(fā)明方法提供了一種高效 的任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法，首先計(jì)算一個(gè)任務(wù)T1在所有內(nèi)核上的任務(wù)優(yōu)先級(jí)T1P，然后取其在 所有內(nèi)核上任務(wù)優(yōu)先級(jí)的最大值作為該任務(wù)的優(yōu)先級(jí)Tipniax，表示為公式（1):
[0026] 公式（1)中T1為任務(wù)編號(hào)，m為內(nèi)核數(shù)量，Tip表示任務(wù)!\相對(duì)于內(nèi)核P的優(yōu)先級(jí)。
[0027] (2)設(shè)定調(diào)度粒度
[0028] 在計(jì)算任務(wù)1\相對(duì)于一個(gè)處理器內(nèi)核P的任務(wù)優(yōu)先級(jí)時(shí)，通過(guò)設(shè)定調(diào)度粒度，達(dá) 到降低調(diào)度頻率，減少調(diào)度消耗時(shí)間的目的。其中處理器內(nèi)核P的調(diào)度粒度定義為一次調(diào) 度過(guò)程中為處理器內(nèi)核P分配的任務(wù)數(shù)量，這里的一次調(diào)度過(guò)程是指一個(gè)處理器內(nèi)核請(qǐng)求 調(diào)度，調(diào)度算法為其分配任務(wù)的過(guò)程，在實(shí)際運(yùn)行中，可能出現(xiàn)調(diào)度算法一次性處理多個(gè)處 理器內(nèi)核調(diào)度請(qǐng)求，調(diào)度的任務(wù)數(shù)量等于為每個(gè)處理器內(nèi)核分配的任務(wù)數(shù)量之和。調(diào)度粒 度表示為公式（2):
[0029] Ip= 1 ?spp (0 ^p^m-1) (2)
[0030] 其中Ip表示處理器內(nèi)核P的調(diào)度粒度，1表示粒度因子，spp表示處理器內(nèi)核P的 處理速度。調(diào)度粒度大小要根據(jù)系統(tǒng)模型而定，調(diào)度粒度過(guò)大，不能充分發(fā)揮動(dòng)態(tài)調(diào)度優(yōu) 勢(shì)，而調(diào)度粒度過(guò)小，會(huì)引發(fā)頻繁調(diào)度，增大調(diào)度程序運(yùn)行時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)，降低處理器效率。對(duì)于 異構(gòu)多核處理器，調(diào)度粒度與處理器內(nèi)核處理速度是正比關(guān)系。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的處理器系 統(tǒng)，處理器內(nèi)核速度是確定的已知量，調(diào)度粒度Ip的大小，可以通過(guò)粒度因子1調(diào)節(jié)，粒度 因子與具體的運(yùn)行狀況有關(guān)，它起到將處理器內(nèi)核的計(jì)算速度轉(zhuǎn)換為處理器內(nèi)核調(diào)度任務(wù) 數(shù)量的功能。
[0031] (3)任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算細(xì)化
[0032] 在計(jì)算一個(gè)任務(wù)在所有處理器內(nèi)核上的任務(wù)優(yōu)先級(jí)Tip時(shí)，綜合考慮了任務(wù)等待 時(shí)間和任務(wù)間通信開(kāi)銷(xiāo)因素，其計(jì)算公式（3)、（4)、（5)如下：
[0034] 其中PW1代表任務(wù)Ti的等待時(shí)間，PC1P代表平均通信開(kāi)銷(xiāo)，Ip代表內(nèi)核P的調(diào)度粒 度，Cip表示任務(wù)T1的通信開(kāi)銷(xiāo)。t表示當(dāng)前時(shí)間，Tlt表示任務(wù)就緒時(shí)間，即任務(wù)滿(mǎn)足調(diào)度 條件變?yōu)榫途w狀態(tài)的時(shí)間。PW1值越大說(shuō)明任務(wù)的等待時(shí)間越長(zhǎng)，任務(wù)優(yōu)先級(jí)越高，同等條 件下，調(diào)度程序優(yōu)先調(diào)度等待時(shí)間長(zhǎng)的任務(wù)，避免存在就緒任務(wù)長(zhǎng)時(shí)間等待的"饑餓"現(xiàn)象。
[0035] (1)確定任務(wù)優(yōu)先級(jí)
[0036] 將任務(wù)分配到最合適的處理器內(nèi)核上是任務(wù)調(diào)度的核心問(wèn)題，而任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算 是任務(wù)分配的關(guān)鍵，任務(wù)優(yōu)先級(jí)表明任務(wù)被優(yōu)先調(diào)度的程度。本發(fā)明方法提供了一種高效 的任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法，首先計(jì)算一個(gè)任務(wù)T1在所有內(nèi)核上的任務(wù)優(yōu)先級(jí)T1P，然后取其在 所有內(nèi)核上任務(wù)優(yōu)先級(jí)的最大值作為該任務(wù)的優(yōu)先級(jí)Tipniax，表示為公式（1):
[0038] 公式（1)中T1為任務(wù)編號(hào)，m為內(nèi)核數(shù)量，Tip表示任務(wù)!\相對(duì)于內(nèi)核P的優(yōu)先級(jí)。
[0039] (2)設(shè)定調(diào)度粒度
[0040] 在計(jì)算任務(wù)1\相對(duì)于一個(gè)處理器內(nèi)核P的任務(wù)優(yōu)先級(jí)時(shí)，通過(guò)設(shè)定調(diào)度粒度，達(dá) 到降低調(diào)度頻率，減少調(diào)度消耗時(shí)間的目的。其中處理器內(nèi)核P的調(diào)度粒度定義為一次調(diào) 度過(guò)程中為處理器內(nèi)核P分配的任務(wù)數(shù)量，這里的一次調(diào)度過(guò)程是指一個(gè)處理器內(nèi)核請(qǐng)求 調(diào)度，調(diào)度算法為其分配任務(wù)的過(guò)程，在實(shí)際運(yùn)行中，可能出現(xiàn)調(diào)度算法一次性處理多個(gè)處 理器內(nèi)核調(diào)度請(qǐng)求，調(diào)度的任務(wù)數(shù)量等于為每個(gè)處理器內(nèi)核分配的任務(wù)數(shù)量之和。調(diào)度粒 度表示為公式（2):
[0041] Ip= 1 ?spp (0 ^p^m-1) (2)
[0042] 其中Ip表示處理器內(nèi)核P的調(diào)度粒度，1表示粒度因子，spp表示處理器內(nèi)核P的 處理速度。調(diào)度粒度大小要根據(jù)系統(tǒng)模型而定，調(diào)度粒度過(guò)大，不能充分發(fā)揮動(dòng)態(tài)調(diào)度優(yōu) 勢(shì)，而調(diào)度粒度過(guò)小，會(huì)引發(fā)頻繁調(diào)度，增大調(diào)度程序運(yùn)行時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)，降低處理器效率。對(duì)于 異構(gòu)多核處理器，調(diào)度粒度與處理器內(nèi)核處理速度是正比關(guān)系。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的處理器系 統(tǒng)，處理器內(nèi)核速度是確定的已知量，調(diào)度粒度Ip的大小，可以通過(guò)粒度因子1調(diào)節(jié)，粒度 因子與具體的運(yùn)行狀況有關(guān)，它起到將處理器內(nèi)核的計(jì)算速度轉(zhuǎn)換為處理器內(nèi)核調(diào)度任務(wù) 數(shù)量的功能。
[0043] (3)任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算細(xì)化
[0044] 在計(jì)算一個(gè)任務(wù)在所有處理器內(nèi)核上的任務(wù)優(yōu)先級(jí)Tip時(shí)，綜合考慮了任務(wù)等待 時(shí)間和任務(wù)間通信開(kāi)銷(xiāo)因素，其計(jì)算公式（3)、（4)、（5)如下：
[0046] 其中PW1代表任務(wù)Ti的等待時(shí)間，PC1P代表平均通信開(kāi)銷(xiāo)，Ip代表內(nèi)核P的調(diào)度粒 度，Cip表示任務(wù)T1的通信開(kāi)銷(xiāo)。t表示當(dāng)前時(shí)間，Tlt表示任務(wù)就緒時(shí)間，即任務(wù)滿(mǎn)足調(diào)度 條件變?yōu)榫途w狀態(tài)的時(shí)間。PW1值越大說(shuō)明任務(wù)的等待時(shí)間越長(zhǎng)，任務(wù)優(yōu)先級(jí)越高，同等條 件下，調(diào)度程序優(yōu)先調(diào)度等待時(shí)間長(zhǎng)的任務(wù)，避免存在就緒任務(wù)長(zhǎng)時(shí)間等待的"饑餓"現(xiàn)象。
[0047] 以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案作為改變的，所產(chǎn)生的功能作 用未超出本發(fā)明方案范圍的，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于調(diào)度粒度的任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法，其特征是 (1) 確定任務(wù)優(yōu)先級(jí) 計(jì)算任務(wù)相對(duì)于一個(gè)確定內(nèi)核的優(yōu)先級(jí)Tipk，取所有內(nèi)核上的最大值作為任務(wù)優(yōu)先級(jí) Tip：m為內(nèi)核數(shù)量，Tipk表示任務(wù)T i相對(duì)于內(nèi)核P k的優(yōu)先級(jí)； (2) 設(shè)定調(diào)度粒度 在計(jì)算任務(wù)1\相對(duì)于一個(gè)處理器內(nèi)核P的任務(wù)優(yōu)先級(jí)時(shí)，設(shè)定調(diào)度粒度，其中處理器 內(nèi)核P的調(diào)度粒度定義為一次調(diào)度過(guò)程中為處理器內(nèi)核P分配的任務(wù)數(shù)量，一次調(diào)度過(guò)程 是指一個(gè)處理器內(nèi)核請(qǐng)求調(diào)度；調(diào)度算法為其分配任務(wù)的過(guò)程中，調(diào)度的任務(wù)數(shù)量等于為 每個(gè)處理器內(nèi)核分配的任務(wù)數(shù)量之和，調(diào)度粒度為： Ik= l?spk m-1 其中Ip表示處理器內(nèi)核P的調(diào)度粒度，1表示粒度因子，SP p表示處理器內(nèi)核P的處理 速度； (3) 任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算細(xì)化 計(jì)算一個(gè)任務(wù)在所有處理器內(nèi)核上的任務(wù)優(yōu)先級(jí)Tip及任務(wù)等待時(shí)間和任務(wù)間通信開(kāi) 銷(xiāo)因素：其中PW1代表任務(wù)T i的等待時(shí)間，PC 1P代表平均通信開(kāi)銷(xiāo)，I p代表內(nèi)核P的調(diào)度粒度， Cip表示任務(wù)T i的通信開(kāi)銷(xiāo)；t表示當(dāng)前時(shí)間，T lt表示任務(wù)就緒時(shí)間。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于調(diào)度粒度的任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法，能夠降低調(diào)度頻率，減少調(diào)度消耗時(shí)間。本發(fā)明包括：(1)確定任務(wù)優(yōu)先級(jí)；(2)設(shè)定調(diào)度粒度；(3)任務(wù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算細(xì)化。本發(fā)明在任務(wù)調(diào)度優(yōu)先級(jí)計(jì)算時(shí)分析了調(diào)度粒度對(duì)任務(wù)調(diào)度的影響，并結(jié)合任務(wù)等待時(shí)間和任務(wù)間通信開(kāi)銷(xiāo)等因素，確定任務(wù)優(yōu)先級(jí)，從而能夠有效的降低調(diào)度頻率，減少任務(wù)調(diào)度過(guò)程中的消耗。
【IPC分類(lèi)】G06F17/50
【公開(kāi)號(hào)】CN105069250
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510523103
【發(fā)明人】李靜梅, 田喬, 周智
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月24日