计算机集群资源分配系统和方法

摘要

本发明公开了一种计算机集群资源分配系统，管理中心根据各计算节点的资源容量信息，生成计算机集群的资源容量矩阵；管理中心在各个任务到达时，依据资源调度策略，自动为各任务计算并合理分配各个计算节点上的资源数，为各个任务动态分配各计算节点以及各节点上的资源。本发明还公开了一种计算机集群资源分配方法。本发明能公平、高效的分配计算机集群资源。

主权项

1.一种计算机集群资源分配系统，包括一管理中心、N个计算节点，N为正整数；管理中心同各个计算节点网络连接，每个计算节点上有M种资源，M为正整数；各个计算节点，分别向管理中心上报本计算节点的资源容量信息；其特征在于，管理中心根据各计算节点的资源容量信息，生成计算机集群的资源容量矩阵；管理中心在J个任务到达时，依据资源调度策略，为J个任务动态分配计算节点以及节点上的资源，J为正整数；定义资源容量矩阵C，第n个计算节点的第m种资源的容量为C_n,m，n为小于等于N的正整数，m为小于等于M的正整数；定义作业数目矩阵x，第j个任务在第n个计算节点上分配的作业数目为x_j,n；定义作业资源需求矩阵R,第j个任务的单个作业对第m种资源的需求为R_j,m；定义单种资源的最大比例矩阵μ，μ_j,n为第j个任务单个作业占用第n个计算节点上的单种资源的最大比例，j为小于等于J的正整数；定义资源紧缺程度变量矩阵λ，λ_n,m为第n个计算节点的第m种资源的资源紧缺程度变量；定义内迭代步长δ(in)，δ_j,n(in)为第j个任务在第n个计算节点上分配作业数目的内迭代步长，δ_j,n(in)＞0；定义外迭代步长δ(out)，δ_n,m(out)为第n个计算节点的第m种资源的外迭代步长，δ_n,m(out)＞0；定义资源分配的公平因子为a，a≥0，公平因子a的取值越大，资源分配越倾向公平；公平因子a的取值越小，资源分配越倾向效率；所述资源调度策略包括以下步骤：一.为公平因子a赋值，计算单种资源的最大比例矩阵μ；启动外迭代，为外迭代步数t赋初始值；为资源紧缺程度变量矩阵λ(t)赋初始值，λ(t)各元素λ_n,m初始值大于0；为外迭代作业数目矩阵x(t)赋初始值；x(t)各元素初始值大于等于零，并且x(t)各元素为初始值时$\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}(R_{j,m}*x_{j,n})\le C_{n,m};$二.启动内迭代，为内迭代步数k初始值赋值；（1）内迭代作业数目矩阵x(k)初始值赋值为外迭代作业数目矩阵x(t)；（2）为内迭代作业数目矩阵x(k)中的每个数值计算更新如下，$x_{j,n}(k+1)=x_{j,n}\left(k\right)+{\delta }_{j,n}\left(\mathrm{in}\right){\left({\mu }_{j,n}(\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\mu }_{j,n}{x}_{j,n}\left(k\right)\right)}^{-\alpha }-\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{\lambda }_{n,m}\left(t\right)\frac{R_{j,m}}{C_{n,m}})$（3）如果x_j,n(k+1)＜0,x_j,n(k+1)=0；（4）如果内迭代收敛，则结束内迭代，进行步骤三；否则k=k+1，跳转步骤(2)；三.外迭代作业数目矩阵x(t+1)赋值为内迭代作业数目矩阵收敛值x(k+1)；四.更新资源紧缺程度变量矩阵λ(t)中的每个数值，${\lambda }_{n,m}(t+1)={\lambda }_{n,m}\left(t\right)-{\delta }_{n,m}\left(\mathrm{out}\right)(1-\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}\frac{R_{j,m}}{C_{n,m}}{x}_{i,n}(t+1));$五.如果λ_n,m(t+1)＜0,λ_n,m(t+1)=0；六.如果外迭代收敛，则结束外迭代，进行步骤七，否则t=t+1，跳转步骤二；七.将x(t+1)的各元素x_j,n(t+1)取整数；八.管理中心向N个计算节点分别发送计算任务的分配信息x_j,n(t+1)，以及任务的资源分配信息x_j,n(t+1)R_j，x_j,n(t+1)为第j个任务在第n个计算节点上分配的作业数目，x_j,n(t+1)R_j,m为第j个任务占用的第n个计算节点的第m种资源数。