随着信息技术的广泛应用和快速发展，以网络计算与分布式计算为基础的异构计算系统因其低成本与高性能而受到企业界和学术界的广泛关注。本书针对异构系统可靠性、安全性、任务计算量随机性、网络通信竞争和能耗等性能要素，从资源管理与任务调度角度提出一系列可行解决方案，以期提高其大规模计算应用性能。
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《博士后文库》序言
前言
第1章 绪论 1
1.1 高性能计算机发展历程 1
1.2 异构计算系统概述 2
1.3 典型异构计算 3
1.3.1 P2P计算 3
1.3.2 集群计算 4
1.3.3 网格计算 5
1.3.4 多核CPU与众核协同计算 8
1.3.5 云计算 9
1.4 小结 12
第2章 异构系统任务调度 13
2.1 异构系统资源特征 13
2.2 资源管理与任务调度 13
2.3 异构分布式系统资源管理 14
2.3.1 SLURM 14
2.3.2 PBS 14
2.3.3 YARN 15
2.4 调度问题分类 15
2.5 任务间具有优先约束DAG调度模型 17
2.5.1 DAG应用程序实例 17
2.5.2 基于DAG的应用任务图 18
2.5.3 目标处理系统 19
2.6 基于DAG模型调度策略 19
2.7 启发式调度算法 22
2.8 经典启发式调度算法 24
2.8.1 DLS算法 24
2.8.2 MH算法 25
2.8.3 HEFT算法 26
2.9 小结 27
第3章 基于动态通信竞争的调度算法 28
3.1 考虑通信竞争调度技术概述 28
3.2 任意处理机网络异构系统优先权计算问题 29
3.3 动态通信竞争调度算法 30
3.3.1 表调度算法优化目标函数 30
3.3.2 考虑动态通信竞争的通信链路搜索算法 31
3.3.3 调度算法 32
3.3.4 算法时间复杂度分析 33
3.4 调度算法实例 34
3.5 实验与性能评价 35
3.5.1 随机应用程序任务图 35
3.5.2 任意处理机网络计算系统 36
3.5.3 随机应用程序实验结果 36
3.5.4 实际应用问题 39
3.6 考虑动态通信竞争并行调度策略 41
3.6.1 并行表调度算法概述 41
3.6.2 基于动态通信竞争的并行表调度算法 42
3.7 小结 43
第4章 任务复制调度策略 44
4.1 任务调度体系结构 44
4.2 任务调度定义 45
4.2.1 基于异构系统的DAG 任务调度权值 45
4.2.2 任务调度属性 46
4.3 基于任务复制的表调度算法 47
4.3.1 任务优先级计算 47
4.3.2 任务复制与调度 48
4.3.3 算法时间复杂度分析 49
4.4 性能评价 49
4.4.1 随机应用程序DAG任务图 50
4.4.2 考虑异构系统特性的优先级计算方法实验结果 51
4.4.3 随机DAG任务实验结果 52
4.4.4 实际应用程序实验结果 54
4.5 小结 54
第5章 可靠性感知的任务调度 55
5.1 异构系统可靠性 55
5.1.1 可靠性概述 55
5.1.2 计算系统故障特性 56
5.2 可靠性感知调度研究 57
5.2.1 系统可靠性与任务调度 57
5.2.2 软件容错技术 58
5.2.3 可靠性分析技术 59
5.2.4 可靠容错调度 59
5.3 可靠性调度模型 60
5.3.1 计算资源模型 61
5.3.2 可靠性感知的调度体系结构 62
5.3.3 并行任务执行基本概念 62
5.4 可靠性分析 63
5.4.1 链路竞争通信路经查找 63
5.4.2 通信可靠性分析 64
5.4.3 任务可靠性分析 65
5.5 任务调度算法 66
5.5.1 任务优先级计算 66
5.5.2 任务复制策略 67
5.6 仿真实验结果 68
5.6.1 性能评价指标 68
5.6.2 仿真实验平台 68
5.6.3 随机产生应用程序 69
5.6.4 随机应用程序实验结果 69
5.6.5 实际应用问题性能评价 72
5.7 小结 73
第6章 网格分层调度理论 74
6.1 网格分层调度模型 74
6.1.1 层次体系结构 74
6.1.2 分布式并行应用程序 75
6.2 虚拟节点局部任务调度 75
6.2.1 虚拟节点 76
6.2.2 任务执行行为可靠性分析 76
6.2.3 局部调度算法 79
6.2.4 局部调度算法时间复杂度分析 81
6.3 全局任务调度 81
6.3.1 应用程序可靠性分析 81
6.3.2 可靠性驱动的层次调度算法 82
6.4 性能评价 83
6.4.1 性能评价标准 84
6.4.2 随机产生的分布式应用程序实验结果 84
6.4.3 实际应用程序实验结果 88
6.5 小结 89
第7章 考虑任务执行行为安全性调度方法 90
7.1 异构计算系统安全可信性 90
7.2 可信计算与考虑安全性的调度研究 91
7.3 考虑安全性的应用程序模型 94
7.4 信任值动态量化计算 95
7.4.1 信任的定义 96
7.4.2 实体间信任的动态特性 97
7.4.3 基于微分对策技术的信任计算方法 98
7.4.4 信任值计算实例 100
7.5 任务执行行为安全性开销 101
7.5.1 安全开销模型 101
7.5.2 任务安全性分析 102
7.6 任务执行行为安全性调度算法 103
7.6.1 任务优先级计算 104
7.6.2 安全性驱动的任务调度算法 104
7.6.3 时间复杂度分析 105
7.7 算法性能评价 106
7.7.1 随机应用程序实验结果 106
7.7.2 实际应用程序 111
7.8 小结 112
第8章 任务计算量服从随机分布调度理论 113
8.1 任务计算量随机性 113
8.2 随机性与任务调度 114
8.3 随机任务调度 115
8.4 随机调度问题调度长度期望值下限 117
8.5 并行应用程序DAG近似路径长度 119
8.5.1 并行应用程序随机任务DAG模型 119
8.5.2 串-并结构随机任务路径长度计算 120
8.6 随机动态级调度算法 122
8.6.1 计算DAG模型中随机任务b-level 122
8.6.2 随机动态级调度算法 124
8.7 随机调度算法性能 126
8.7.1 性能评价指标 127
8.7.2 随机并行应用程序DAG任务图 127
8.7.3 随机DAG任务调度实验结果 128
8.7.4 特殊随机DAG应用程序实验 132
8.8 小结 133
第9章 能耗感知随机任务调度策略 135
9.1 异构计算系统能耗 135
9.2 系统模型 136
9.2.1 异构计算系统 136
9.2.2 任务模型 136
9.2.3 能耗计算模型 137
9.3 时限能耗约束任务调度问题 138
9.3.1 单处理器任务执行时间 138
9.3.2 异构计算系统BoT应用程序调度长度 139
9.3.3 时限和能耗约束的随机调度数学模型 140
9.4 时限能耗约束任务调度算法 141
9.4.1 任务执行权值近似计算 141
9.4.2 时限能耗约束随机任务调度算法 142
9.4.3 算法时间复杂度 145
9.5 性能评价 145
9.5.1 实验环境设置 145
9.5.2 随机任务性能评价 146
9.5.3 实际应用程序性能评价 150
9.6 小结 150
参考文献 151
编后记 160
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