분산 이기종 병렬 컴퓨팅을 위한 태스크 우선순위 결정 및 프로세서 할당 알고리즘

Title
분산 이기종 병렬 컴퓨팅을 위한 태스크 우선순위 결정 및 프로세서 할당 알고리즘
Authors
송인성
Keywords
분산이기종병렬컴퓨팅을위한태스크우선순위결정및프로세서할당알고리즘
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
네트워크 기술과 병렬 컴퓨팅 기술의 발달에 힘입어 연산 집약적인 병렬 프로그램 처리를 위한 분산 이기종 컴퓨팅 시스템에 관련된 연구가 활발히 이루어지고 있다. 분산 이기종 컴퓨팅 시스템의 성능은 시스템에서 처리할 병렬 프로그램을 스케줄링 하는 방법에 따라 결정된다. 태스크 스케줄링의 목표는 병렬 프로그램을 구성하는 태스크를 최적의 프로세서에 할당하여 전체실행시간을 최소화하는 것이다. 그러나 분산 이기종 컴퓨팅 시스템에서의 태스크 스케줄링은 NP-complete 문제로 제한된 시간 내에 정확한 해를 구할 수 없는 문제이다. 따라서 많은 연구들이 낮은 시간 복잡도를 갖고 최적에 가까운 해를 구하기 위한 스케줄링 알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서는 새로운 우선순위 결정 알고리즘인 WPD 알고리즘과 새로운 프로세서 할당 정책인 HAP를 제안한다. 본 논문에서 제안하는 WPD 알고리즘은 태스크 우선순위 결정 알고리즘으로 입력 그래프를 계층화하며, 평균계산비용을 이용해 우선순위를 결정한다. 계층화는 병렬성을 높이기 위한 것으로 입력 그래프에서 서로 독립적인 태스크들을 묶어 집합을 생성한다. 생성된 집합 내에서 태스크의 우선순위를 결정하기 위해 평균계산비용을 이용하며 평균계산비용이 큰 태스크부터 높은 우선순위를 부여받는다. 이 때, 통신비용은 태스크의 우선순위에 영향을 미치지 않는다. HAP는 프로세서 할당 정책으로, 입력 그래프의 특성과 주어진 분산 이기종 컴퓨팅 시스템의 특성을 이용한다. 두 특성을 이용하여 태스크를 프로세서에 할당하는 방법을 구분하기 위한 임계점을 정하고, 정한 임계점을 기준으로 태스크의 삽입과 태스크의 복제 중 현재 그래프와 시스템의 특성에 맞는 방법을 사용하여 전체적인 성능을 향상시킨다. 공정한 성능 실험과 평가를 위해 기존 연구에서 제안한 표준 태스크 그래프와 실제 응용프로그램 그래프를 이용하였으며, 그래프를 구성하는 태스크의 수, 통신비용과 계산비용의 비율, 프로세서 이질성도, 프로세서 개수의 변화에 따른 평균 스케줄 길이 비율과 실행 속도 향상의 변화를 비교하였다. WPD 알고리즘의 실험에는 HMPID, HCPFD, HCT 알고리즘과, WPD 알고리즘에 이들 알고리즘의 프로세서 할당 단계를 결합하여 사용하였다. HAP의 실험에는 HCPFD, HCT, PETS 알고리즘과, HAP에 이들 알고리즘의 우선순위 결정 단계를 결합하여 사용하였다. 실험 결과 WPD 알고리즘은 HMPID 알고리즘보다 1.51% 성능 저하를, HCPFD 알고리즘보다 9.58%, HCT 알고리즘보다 1.31% 성능 향상을 보였다. HAP는 HCPFD 알고리즘보다 2.92%, HCT 알고리즘보다 2.57%, PETS 알고리즘보다 4.81% 향상된 성능을 보였다.
Description
제 1 장 서 론 1 제 2 장 분산 이기종 컴퓨팅 시스템 4 2.1 분산 이기종 컴퓨팅 시스템 4 2.2 비순환 방향성 그래프를 이용한 병렬 프로그램 모델링 4 2.2.1 그래프 및 시스템과 관련된 매개변수 5 2.2.2 스케줄링과 관련된 매개변수 8 제 3 장 기존의 태스크 스케줄링 알고리즘 9 3.1 태스크 스케줄링 알고리즘의 종류 9 3.2 HCPFD 스케줄링 알고리즘 11 3.3 HMPID 스케줄링 알고리즘 12 3.4 DCPD 스케줄링 알고리즘 12 3.5 PETS 스케줄링 알고리즘 13 제 4 장 제안한 WPD 알고리즘과 HAP 정책 14 4.1 계산비용, 통신비용과 프로세서 이질성도 14 4.2 WPD 알고리즘 14 4.2.1 WPD 알고리즘의 계층 정렬 단계 16 4.2.2 WPD 알고리즘의 우선순위 계산 단계 16 4.3 HAP 정책 21 4.3.1 태스크의 삽입과 복제 21 4.3.2 HAP의 프로세서 할당 22 4.4 WPD와 HAP를 이용한 태스크 스케줄링의 예 25 4.5 제안한 WPD 알고리즘과 HAP의 시간 복잡도 30 4.6 제안한 알고리즘과의 비교 32 제 5 장 성능 실험 및 고찰 34 5.1 성능 비교 기준 34 5.2 성능 평가를 위한 매개 변수와 입력 DAG 35 5.3 성능 평가 결과 38 5.3.1 WPD의 성능 평가 결과 38 5.3.2 HAP의 성능 평가 결과 49 제 6 장 결 론 58
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22664
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College of Engineering(공과대학) > Electronic Engineering (전자공학) > Theses(전자공학 석박사 학위논문)
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