一种面向电力应用的启发式动态任务调度并行计算设备的制作方法

文档序号:6392896阅读:129来源:国知局
专利名称:一种面向电力应用的启发式动态任务调度并行计算设备的制作方法
技术领域
本实用新型属于电力信息技术领域,具体涉及一种面向电力应用的启发式动态任务调度并行计算设备。
背景技术
随着电力系统朝着特高压、远距离、大容量和区域联网的趋势发展,涉及大量新技术新设备的电力应用不断涌现,在电力系统的规划、运行和电能交易等多方面都具有十分重要的意义。电力应用的复杂性体现在其所包含多任务处理的实时并发性。因此,电力应用需求的增加对计算服务能力提出了更高的要求,电力应用中对多任务处理的高效率要求,也对并行计算的任务调度技术提出了挑战。并行计算任务调度的本质在于决策如何为每一个计算任务动态分配计算资源(即将计算任务动态分配到处理节点上)。如何在动态分配时保证全局公平性和高效性正是并行计算任务调度的重点与难点,这也是并行计算的并发性和高效性得以实现的关键,特别在针对大规模电力业务应用时,其所带来的挑战尤为突出。一般地,并行计算动态任务调度问题可以抽象为在并行计算环境中存在N个处理节点,针对每次计算任务调度请求,根据各处理节点当前状态,挑选某个处理节点执行该计算任务。为获得最佳效率,一个好的任务调度机制应当满足以下要求(1)能够将计算任务均匀分配到各处理节点,避免将任务量集中在某一个或几个节点,对这些节点产生过大任务处理压力,造成并行计算环境的性能瓶颈;(2)能够根据并行计算环境中处理节点的计算能力,进一步平衡计算负载,尤其在应对大量任务时,合理调度分配任务,提升并行计算环境的整体性能。现有并行计算技术在实现任务调度时引入了某些并行运算模型,如MapReduce,CGL-MapReduce, S4等。根据这些模型,在将并行计算任务分块并独立分配给处理节点的过程中,完成任务调度分配的主节点并未考虑处理节点的当前实时状态信息以及各处理节点之间的关系。然而处理节点相关信息的缺失将降低任务调度的效率,影响并行计算的性能。

实用新型内容针对现有技术的不足,本实用新型提供一种面向电力应用的启发式动态任务调度并行计算设备,该并行计算设备基于相关处理节点的实时信息完成新型的、快速的、启发式的动态任务调度,实现可靠、高效的并行计算功能。本实用新型提供的一种面向电力应用的启发式动态任务调度并行计算设备,其改进之处在于,所述设备包括主控单元、数据存储模块、内部总线、输入端口、输出端口和处理单元;所述内部总线分别与所述输入端口、所述输出端口、所述数据存储模块和所述处理单元连接;所述主控单元分别与所述处理单元和所述数据存储模块通信。[0010]其中,所述处理单元包括至少一个的处理单元。其中,所述主控单元通过内部网络接口与所述处理单元和所述数据存储模块通信。所述主控单元向外提供并行程序写入接口,所述输入端口接受并行计算数据输入,所述输出纟而口输出运算结果。其中,所述主控单元包括处理器、FPGA或单片机。所述主控单元接受用户并行计算应用程序写入,将应用程序划分成子任务并分配给各处理单元,同时在执行并行计算的过程中,对各处理单元及数据存储模块执行控制功能,实现动态任务分配与调度,主控单元与处理单元和数据存储模块之间以网络数据报文的形式传输控制指令和状态信息。其中,所述处理单元包括处理器。所述处理单元并发执行计算子任务,每一个处理单元均根据主控单元的控制指令接受动态任务调度,所执行任务包括分块运算任务和规约合并任务执行分块运算任务的处理单元,从与内部总线相连的数据输入端口读取相应数据片段,执行指定的处理操作生成并行计算的中间值结果,并将该结果发送到内部总线上,由数据存储模块暂存;执行规约合并操作的处理单元,从内部总线读取数据存储模块上的中间值,执行规约操作,将中间值合并生成最终运算结果,由运算结果输出端口输出。所述数据存储模块连接在内部总线上,暂存中间值结果,接受处理单元的数据存储和访问请求。与现有技术比,本实用新型的有益效果为本实用新型提出的一种面向电力应用的并行计算设备,该设备实现了新型的、快速的启发式动态任务调度机制,获得了更加可靠、高效的并行计算功能,以应对电力业务应用中实时、并发的多任务处理需求。


图1为本实用新型提供的设备连接示意图。图2为本实用新型提供的设备内部运行流程架构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步的详细说明。本实施例提供的设备连接示意图如图1所示,包括主控单元、处理单元、数据存储模块、内部总线以及相关输入输出端口。内部总线分别与输入端口、输出端口、数据存储模块和处理单元连接;主控单元通过内部网络接口分别与处理单元、数据存储模块通信。其中主控单元包括处理器、FPGA或单片机;处理单元包括处理器。如图2所示,本实施例的并行计算设备向外提供并行计算服务接口,接受应用程序调用,在主控单元的任务调度控制下,将并行计算任务划分为若干并发任务,分配给处理单元,先分块运算,再规约合并,最终得出运算结果并输出,而内部总线和数据存储模块则负责处理单元间的数据传输和运算中间值暂存。本实施例的并行计算设备运用了一种启发式的动态任务调度机制,该任务调度机制以基于蚁群优化的启发式调度算法为核心,包含如下三条原则(I)主控单元在处理单元的辅助下实现分布式任务调度决策,每个处理单元根据自己及临近处理单元的状态,选出任务执行候选者并报告给主控单元。[0024](2)每个处理单元维护自己和临近处理单元的启发式状态信息,该状态信息将影响对应处理单元被选为任务执行候选者的机率,同时,该启发式状态信息在对应处理单元被选为任务执行候选者后将发生变化。(3)主控单元收集所有处理单元报告的任务执行候选者,并根据一定规则最终确定任务调度分配。本实用新型执行并行计算的具体运行流程为,主控单元接受用户并行计算应用程序写入,将应用程序划分成子任务分配给各处理单元。处理单元根据主控单元的控制指令接受任务调度分配,并发执行计算子任务,子任务包括分块运算任务和规约合并任务执行分块运算任务的处理单元,从与内部总线相连的数据输入端口读取相应数据片段,执行指定的处理操作生成并行计算的中间值结果,并将该结果发送到内部总线上,由数据存储模块暂存;执行规约合并操作的处理单元,从内部总线读取数据存储模块上的中间值,执行规约操作,将中间值合并生成最终运算结果,由运算结果输出端口输出。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者等同替换,而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种面向电力应用的启发式动态任务调度并行计算设备,其特征在于,所述设备包括主控单元、数据存储模块、内部总线、输入端口、输出端口和处理单元;所述内部总线分别与所述输入端口、所述输出端口、所述数据存储模块和所述处理单元连接;所述主控单元分别与所述处理单元和所述数据存储模块通信。
2.如权利要求1所述的启发式动态任务调度并行计算设备,其特征在于,所述处理单元包括至少一个的处理单元。
3.如权利要求1所述的启发式动态任务调度并行计算设备,其特征在于,所述主控单元通过内部网络接口与所述处理单元和所述数据存储模块通信。
4.如权利要求1或3任一所述的启发式动态任务调度并行计算设备,其特征在于,所述主控单元包括处理器、FPGA或单片机。
5.如权利要求1或2任一所述的启发式动态任务调度并行计算设备,其特征在于,所述处理单元包括处理器。
专利摘要本实用新型提出一种面向电力应用的启发式动态任务调度并行计算设备,该设备包括主控单元、数据存储模块、内部总线、输入端口、输出端口和多个处理单元;内部总线分别与输入端口、输出端口、数据存储模块和处理单元连接;主控单元分别与处理单元和数据存储模块通信。该设备向外提供并行计算服务接口,接受应用程序调用,在主控单元的任务调度控制下,将并行计算任务划分为若干并发任务,分配给处理单元,先分块运算,再规约合并,最终得出运算结果并输出,而内部总线和数据存储模块则负责处理单元间的数据传输和运算中间值暂存。本实用新型可获得更加可靠、高效的并行计算功能,能应对电力业务应用中实时、并发的多任务处理需求。
文档编号G06F19/00GK202870825SQ20122043563
公开日2013年4月10日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者戴江鹏, 丁杰, 朱力鹏, 韩海韵, 汪超 申请人:中国电力科学研究院, 国家电网公司
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