Планировщик заданий на основе алгоритмов с абсолютными приоритетами — это планировщик заданий, допускающий прерывание исполнения, то есть вытеснение, заданий, имеющих меньший приоритет.
Введение
С целью увеличения производительности и надежности вычислительных процессов некоторые высокопроизводительные вычислительные установки (ВУ) часто могут объединяться в территориально распределенные системы (ТРС). Для подобного объединения, как правило, используются грид-технологии, то есть технологии доступа к общим ресурсам и службам в рамках виртуальных организаций.
Базовой единицей вычислительной работы в таких системах считается вычислительное задание, под которым понимается совокупность компонентов, состоящая из входных данных, программы их обработки и паспорта задания. Паспортом задания является специальный объект, который описывает следующие ресурсные требования задания:
- Число процессоров или ядер.
- Размер оперативной памяти и дискового пространства.
- Заданное время исполнения задания и другие.
Паспорт задания должен быть подготовлен пользователем, который владеет заданием. Разные задания от различных пользователей способны образовать один или ряд потоков заданий.
В территориально распределенных системах всегда есть как минимум один, именуемый глобальным, поток заданий. Задания глобального потока могут обрабатываться на какой-либо из вычислительных установок, входящих в состав ТРС (подмножества ВУ ТРС). При этом на каждую отдельную ВУ может приходить локальный поток, задания из которого предполагают обработку лишь на локальных ресурсах ВУ и не могут перераспределяться на другие вычислительные установки. То есть, на вычислительные ресурсы всех установок может поступать два потока заданий, а именно:
- Глобальный поток заданий.
- Локальный поток заданий.
Чётко закреплённое разделение ресурсов ВУ среди потоков ведёт к фрагментации ресурсов и возможности их простоя. Поэтому задания из обоих потоков, как правило, распределяются на все доступные ресурсы вычислительной установки. Очередность применения вычислительных ресурсов ВУ может быть установлена при помощи назначения приоритетов заданиям. Причём могут быть использованы как относительные, так и абсолютные приоритеты. Применение относительных приоритетов предоставляет возможность определения места задания в очереди без вытеснения с решающего поля ВУ исполняющихся заданий. Абсолютные приоритеты могут допускать прерывание исполнения (вытеснение) менее приоритетных заданий.
Планировщик заданий на основе алгоритмов с абсолютными приоритетами
В модели ТРС важнейшее место отводится глобальной системе управления ресурсами (ГСУР). Главной функцией ГСУР считается диспетчеризация глобального потока заданий, которая подразумевает следующие моменты:
- Глобальное планирование имеющихся вычислительных ресурсов ТРС.
- Организация глобальной очереди вычислительных заданий.
- Определение вычислительной установки, предназначенной для исполнения задания, которая носит название целевой ВУ.
- Пересылку исходных данных на целевую вычислительную установку.
- Мониторинг состояния ВУ, входящих в состав ТРС, и распределенных заданий.
Глобальная система управления ресурсами базируется на децентрализованной схеме диспетчеризации заданий, которая не предусматривает присутствие общего диспетчера, реализующего распределение заданий. При данной схеме диспетчеры являются равноправными и распределёнными по всем вычислительным устройствам ТРС. Взаимодействие диспетчеров реализуется при помощи общего пула, то есть информационной системы (ИС). Использование децентрализованной схемы предоставляет возможность обеспечения высокого уровня надежности и масштабируемости системы в сравнении с централизованной и иерархической схемой.
В качестве ВУ ТРС могут рассматриваться вычислительные кластеры. Вычислительным кластером является параллельная масштабируемая вычислительная система, которая включает в свой состав набор вычислительных модулей, обладающих высокой производительностью и соединенных коммуникационными сетями. Эта система находится под управлением единой локальной системы управления ресурсами (ЛСУР). В качестве ЛСУР может использоваться одна из общеизвестных сегодня систем пакетной обработки, а именно, PBS, Load Leveler, SLURM, Moab, или система управления прохождением параллельных заданий (СУППЗ). Локальная система управления ресурсами должна выполнять следующий набор функций:
- Обеспечение приема локального потока заданий.
- Организация ведения локальной очередности заданий.
- Обеспечение выделения локальных ресурсов для исполнения вычислительных заданий.
- Реализация освобождения выделенных ресурсов после окончания выполнения задания.
Таким образом, исследуемая модель ТРС является грид-системой с обеспечением многоуровневого планирования вычислительных ресурсов, как показано на рисунке ниже.
Рисунок 1. ГСУР. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
На уровне локальных ресурсов планирование осуществляет ЛСУР, а на уровне распределенных ресурсов планирование реализуется системой диспетчеров, которые размещены на всех вычислительных установках.
Одним из отличий СУППЗ считается поддержка механизма фоновых заданий, которые допускают в ходе своего исполнения многочисленные прерывания с возвращением в очередь и последующим новым запуском с восстановлением состояния исполнения. Причём механизм фоновых заданий использует относительно небольшое количество пользователей, но, тем не менее, фоновые задания могут расходовать значительную часть суперкомпьютерных ресурсов и для увеличения использования механизма фоновых заданий присутствуют большие потенциальные возможности. Можно сделать вывод, что использование механизма фоновых заданий позволяет рассматривать модель ТРС с абсолютными приоритетами и реализовать планирование заданий с вытеснением.
