(Опубликовано в журнале «Кибернетика и программирование» №1, 2017)

23/03/2017

Введение

В результате проведённого анализа ряда публикаций [1,2,3] выявлено, что на производительность алгоритмов балансировки вычислительной нагрузки и, в целом, всей распределённой системы сильное влияние оказывает её конфигурация. В работе [3] автором показано, что подбор правильных параметров распределённого вычислительного комплекса (РВК) позволяет повысить его пропускную способность на 24,5%, а также снизить время отклика системы на 28,1%. Однако основной проблематикой в данном вопросе является то, что большинство современных РВК строится в условиях гетерогенности среды, что приводит к необходимости выбора и последующей фиксации этих параметров на глобальном уровне. Стоит отметить, что в зависимости от целевого назначения вычислительного комплекса и в зависимости от требуемого уровня детализации, набор фиксируемых параметров может разниться. В частности, рассматривая организацию вычислений для локальной многопроцессорной системы, для обеспечения корректного описания модели системы, нас, в первую очередь интересуют соответствующие атрибуты вычислительного задания, такие как их размер, максимальное время ожидания в очереди на обработку, а также время обработки задания. Соответственно, ряд существующих подходов к управлению вычислительной нагрузкой были разработаны с учётом данных атрибутов. Например, одним из возможных вариантов решения задачи балансировки вычислительной нагрузки является её рассмотрение в рамках задачи ортогональной упаковки [5,6]. При данном подходе каждая вычислительная задача представляется прямоугольником, где ширина может быть представлена, например, требуемым вычислительным ресурсом процессора, а высота может быть представлена временем выполнения задачи.

Современный же этап развития вычислительной техники характеризуется повсеместным внедрением распределённых систем, построенных с использованием технологии Grid Computing. Учитывая все недостатки первых систем, а именно невозможность реализации данных систем в гетерогенной среде, I. Foster и C. Kesselman предложили [4] новый подход к организации глобально-распределённых комплексов и систем[5], что позволило решить данную задачу. Данный подход позволил объединить глобально рассредоточенные вычислительные узлы, посредством сети Интернет, в некоторую абстрактную решётку [5], где каждый узел системы выделяется для выполнения конкретного вычислительного задания. Дальнейшее развитие данной технологии привело к созданию и повсеместному развитию концепции добровольных вычислений, что позволило объединить не только крупные вычислительные центры, но и обычные персональные компьютеры пользователей в единую Grid среду. Соответственно, для глобально распределённых вычислительных комплексов, построенных на основе добровольных вычислений при создании её модели, а также организации системы балансировки заданиями, необходимо учитывать ряд дополнительных параметров системы, в частности, модель нагрузки для рабочих мест, характер использования памяти, тип файловой системы и т.д.

Далее, дадим описание разработанной имитационной модели РВК и рассмотрим вопрос оценки степени влияния таких параметров, как структура файловой системы и тип сетевого протокола на эффективность работы алгоритмов балансировки нагрузки.

Читать статью