[发明专利]一种多处理器限制性抢占最优调度方法

说明书

本发明公开了一种多处理器限制性抢占最优调度方法，主要解决现有方案无法求取最优解的问题。该方法包括（S1）根据调度问题的限制性抢占属性约束和最小化最大完工时间的调度目标，提出八条编码规则，将问题编码为一系列硬子句和软子句；（S2）将步骤（S1）得到的硬子句和软子句写入.wcnf为后缀的文件，得到PMS问题；（S3）通过调用LSUPlus解算器计算出PMS问题的最优解，得到最优调度方案。通过上述方案，本发明所述方案能确保输出问题最优解，在求解问题精确解和评估近似算法上具有重要意义和价值。

技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，具体地讲，是涉及一种多处理器限制性抢占最优调度方法。

背景技术

抢占是缩短系统完工时间和提高调度灵活性的关键因素，它允许通过暂停当前任务的执行将资源释放给更重要的任务。经典的完全可抢占调度模型通常假定抢占开销忽略不计，因此任务可以在任意时刻被抢占。然而，实际研究表明任务抢占和系统间迁移的开销在系统资源总开销中占重要部分，因此过于频繁的抢占势必会降低系统运行效率。限制性抢占调度模型限制抢占必须发生在任务被连续执行一段时间之后，能在缩短任务完成总时间的同时减少抢占开销，从而避免了因为过度抢占而带来的资源浪费问题。

多处理器环境的限制性抢占问题为NP困难问题，因此，实际应用中多利用启发式算法求得可行解，这些算法能在特殊情况下能求得最优解，但在一般情况下得到的近似解并不能稳定接近于最优解。考虑到精确的调度算法既能在系统设计早期预测收益和规避风险，又能在近似算法的评估中起到指导作用，研究如何求解多处理器限制性抢占调度问题的最优解具有重要的理论意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多处理器限制性抢占最优调度方法，主要解决现有技术无法确保输出最优解的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多处理器限制性抢占最优调度方法，包括如下步骤：

(S1)根据调度问题的限制性抢占属性约束和最小化最大完工时间的调度目标，提出八条编码规则，将问题编码为一系列硬子句和软子句；

(S2)将步骤(S1)得到的硬子句和软子句写入.wcnf为后缀的文件，得到PMS问题；

(S3)通过调用LSUPlus解算器计算出PMS(Partial Maximum Satisfiability，部分最大约束可满足性)问题的最优解，得到最优调度方案。

进一步地，根据调度问题的限制性抢占属性约束和最小化最大完工时间的调度目标，提出八条编码规则，将问题编码为一系列硬子句和软子句；规则如下：

规则1：每个机器同时只能处理一个任务，将该属性编码为硬子句：

其中，CNF(Expr)表示对基数制约公式Expr编码后得到的合取范式，可以调用Python第三方库pysat的WCNFPlus函数来进行自动转换，伪代码为：

from pysat.formula import WCNFPlus

wcnf＝WCNFPlus()

wcnf.append([Expr]，is_atmost＝True)

n表示任务总数，x_i，j，t表示布尔变量，如果任务T_j被机器M_i执行，则x_i，j，t值为1，否则x_i，j，t值为0，m表示机器总数，C_ub是任何一种启发式算法(例如：LPT改进算法[1]、2RS算法[2])计算出的近似解，以此作为估算最优解的上界；