Tư tưởng thiết kế chung
Việc đưa các tham số kinh tế vào hệ thống lập lịch cĩ ảnh hưởng rất lớn đến việc lựa chọn các tài nguyên thỏa mãn yêu cầu của người sử dụng. Người sử dụng sẽ đưa ra ứng dụng cùng các yêu cầu của họ. Bộ lập lịch dựa trên sựủy nhiệm của người dùng sẽ cố gắng hồn thành cơng việc đã được giao với khoảng thời gian và kinh phí đã được định trước. Để đi đến một quyết định lập lịch, hệ thống lập lịch phải cân nhắc dựa trên rất nhiều yếu tố như [5]:
- Kiến trúc tài nguyên và cấu hình của chúng.
- Khả năng của tài nguyên (ví dụ tốc độ, kích thước bộ nhớ...)
-Trạng thái tài nguyên (ví dụ tải CPU, dung lượng bộ nhớ cịn trống, dung lượng đĩa cịn trống...).
- Yêu cầu tài nguyên của ứng dụng. - Tốc độ truy nhập.
61 - Độưu tiên của người dùng.
- Kiểu hàng đợi và độ lớn của hàng đợi
- Thơng lượng mạng và độ trễ (nếu các cơng việc cĩ yêu cầu truyền thơng). - Độ tin cậy của tài nguyên và các liên kết.
- Sự lựa chọn của người sử dụng. - Thời hạn phải hồn thành ứng dụng.
- Khả năng thanh tốn của người dùng cho việc sử dụng tài nguyên.
- Giá sử dụng tài nguyên, mức giá này cĩ thể thay đổi với những thời điểm sử
dụng khác nhau. Ví dụ, vào những giờ cao điểm mức giá cĩ thể cao hơn và vì vậy khuyến khích người dùng sử dụng tài nguyên vào những thời điểm khác khi tài nguyên rỗi.
- Những thơng tin về lịch sử sử dụng tài nguyên và tốc độ hồn thành cơng việc.
Những tham số kinh tế chính tác động đến quyết định của bộ lập lịch là: - Giá tài nguyên (được người sở hữu đặt ra).
- Ngân sách của người dùng.
- Thời hạn phải hồn thành ứng dụng.
Thiết kế của Buyya
Buyya đề xuất một phương pháp lập lịch cho các ứng dụng nghiên cứu tham số (bao gồm một tập lớn các cơng việc độc lập trên tập các dữ liệu độc lập) [16]. Mơ hình này cũng giống như mơ hình lập trình đơn chương trình, đa dữ liệu. Việc lập lịch và điều phối hoạt động của các ứng dụng dạng này trên mơi trường tính tốn phân tán trên diện rộng tưởng chừng khá đơn giản. Tuy nhiên, vấn đề phức tạp sẽ nảy sinh khi người dùng đặt ra một số các tham số về chất lượng dịch vụ như thời hạn kết thúc ứng dụng và giới hạn về kinh phí. Những đảm bảo như thế về chất
62
lượng dịch vụ rất khĩ thực hiện trong một mơi trường như mơi trường lưới khi mà các tài nguyên lưới phân tán, khơng đồng nhất, được sở hữu bởi nhiều tổ chức khác nhau với những chính sách và cơ chế tính giá khác nhau. Thêm vào đĩ các giải thuật lập lịch phải được thiết kế để thích ứng được với sự thay đổi tải và sự sẵn dùng của tài nguyên cùng lúc với việc phải đảm bảo được thời hạn và kinh phí.
Khi người dùng đưa vào tham số gồm N cơng việc cùng với những yêu cầu về
chất lượng dịch vụ, trình mơi giới thực hiện những bước sau:
1. Thăm dị tài nguyên: xác định tài nguyên, những tính chất, giá trị
của nĩ sau đĩ chọn lựa tài nguyên tương ứng với việc thực thi cơng việc. 2. Định giá tài nguyên: chuyển đổi và thiết lập chi phí tài nguyên với lợi nhuận kinh tế phù hợp.
3. Lập lịch: lựa chọn tài nguyên và đáp ứng yêu cầu người dùng cĩ sử
dụng giải thuật heuristic và ánh xạ những cơng việc đĩ cho họ. 4. Thực thi cơng việc trên tài nguyên đĩ.
5. Thường trú và tính tốn theo chu trình. 6. Thực thi và nạp dữ liệu cho bước sau này.
7. Khi cơng việc kết thúc, đưa kết quả tổng hợp cho máy tính ban đầu của người dùng.
8. Ghi lại những tài nguyên đã sử dụng cho mục đích tính tốn/xử lý chi phí.
9. Thực thi việc lập lại lịch: lặp lại bước 3-8 đến khi tất cả cơng việc
được xử lý hoặc đạt mức giới hạn (tài nguyên, và năng lực kinh tế ) 10. Thực thi việc dọn dẹp và chuyển xử lý nếu được yêu cầu.
63
Tư tưởng chủđạo của việc thiết kế các giải thuật lập lịch cho lưới là: khơng sử
dụng các giải thuật tối ưu truyền thống vẫn hay thường được sử dụng trong các bài tốn lập lịch mà chủ yếu sử dụng các heuristic. Lý do là ở chỗ:
- Các giải thuật tối ưu tổ hợp cần phải cĩ các thơng tin chính xác để cĩ thể làm việc hiệu quả. Tuy nhiên, điều này rất khĩ đạt được trong mơi trường lưới. Thêm vào đĩ cĩ một số loại thơng tin như thời gian chạy của các cơng việc hay tải của tài nguyên là khơng thể cĩ được một cách chính xác mà chỉ là những con số ước đốn. Như vậy, cĩ thể nĩi lời giải đạt được cĩ thể sẽ khơng cĩ ý nghĩa lắm khi dữ liệu đầu vào cĩ độ chính xác khơng cao. So sánh với các giải thuật lập lịch trên các hệ tính tốn song song như cluster, ta thấy rằng trên các hệ này thơng tin được cung cấp một cách rất đầy đủ và đáng tin cậy. Các tài nguyên được kiểm sốt hồn tồn (do chúng cùng thuộc một tổ chức) nên việc khống chế và đo tải khá dễ dàng. Do vậy, bên cạnh các giải thuật tối ưu tổ hợp cổ điển, người ta dùng các kỹ thuật : Tabu Search, Simulated Anealing, giải thuật di truyền.
- Tài nguyên trên lưới thường cĩ những biến động lớn và liên tục xảy ra ngồi tầm kiểm sốt. Ví dụ, một tài nguyên khơng thể truy cập được do lỗi của bản thân tài nguyên đĩ, do đường truyền mạng hoặc do chủ sở hữu tài nguyên đang cần phải sử dụng nĩ để thực hiện cơng việc nội bộ của tổ chức... Do vậy, việc lập lịch lại sẽ
phải tiến hành khá thường xuyên. Ta cần một giải thuật lập lịch với yêu cầu tối ưu về thời gian đểđảm bảo tính hiệu quả của bộ lập lịch.
Buyya đã kết hợp 3 giải thuật thích nghi cho việc lập lịch với giới hạn thời gian và kinh phí [17]:
+ Tối ưu chi phí trong kinh phí ràng buộc. + Tối ưu thời gian với kinh phí ràng buộc.
+ Hài hịa tối ưu thời gian trong khoảng thời gian và kinh phí ràng buộc. Vai trị của giới hạn thời gian và kinh phí ràng buộc trong lập lịch và các đối tượng trong các giải thuật lập lịch khác nhau được minh họa trong bảng 2.1 sau:
64
Bảng 2. 1. Mối ràng buộc giữa giới hạn thời gian và kinh phí trong lập lịch Các vấn đề gặp trong
bài tốn lập lịch Thời gian thực hiện Chi phí thực hiện
Tối ưu chi phí Hạn chế bởi thời gian Nhỏ nhất
Tối ưu thời gian Nhỏ nhất Hạn chế bởi kinh phí
Hài hịa tối ưu thời gian và chi phí Hạn chế bởi thời gian Hạn chế bởi kinh phí