CN103176850A - 一种基于负载均衡的电力系统网络集群任务分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于负载均衡的电力系统网络集群任务分配方法，该方法首先根据系统各处理机的计算与通信性能和请求任务要求，信息系统定义任务的时间表；然后系统根据基于任务的时间表进行静态分配；最后结合系统实际运行的情况进行协同调度和进程迁移，以缓解瓶颈压力，提高系统效率。本发明是一种适用于大规模电网网络系统中，基于负载均衡分配算法的电力调度方法。

Description

一种基于负载均衡的电力系统网络集群任务分配方法

技术领域

本发明涉及一种电力网络集群系统，具体地说是一种基于负载均衡的电力系统网络集群任务分配方法。

背景技术

在现代电力系统大规模分布式网络集群中，信息系统在处理电力资源分配时，要通过优化并行处理机组合和减少网络中处理时间延迟，以充分发挥分布式处理机系统对多个服务请求的及时响应，发挥整个系统的最优效率。

现代大规模电力网络集群系统中，网络结构越来越复杂，加上模型的复杂性和诸多运行因素，使得资源的分配需要超大规模计算量。对于电力系统而言,如果其网络可在同一时刻为尽可能多的用户服务,就可获得更高的社会经济收益。然而，随着应用和终端客户数量也在逐渐增加，业务请求总量超过了传统分配方式的最大提供量，需要采用一种基于负载均衡的分配方法保证系统提供最大的服务能力。

实际上，电力网络集群系统中在为请求任务分配一组适合的处理机时，需要考虑到处理机性能、处理机位置、处理机数目、处理机负载均衡。

在进行负载均衡集群电力资源分配之时，电力调度面临可用通信资源约束限制。这些限制表现在：

(1)处理机性能。某些电力调度请求任务需要具有特定性能的处理机才能顺利完成，不同性能的处理机可能造成任务处理时间的差异，甚至无法执行。

(2)处理机位置。网络节点位置相距较远的处理机并行处理某一任务成本高，尽可能的采用同一或者相近节点位置上的处理机。

(3)处理机数目。当处理机数目增加时，任务处理的并行量增加，任务处理时间应该减小，但由于处理机通信开销也随之增加，可能削弱并行处理的效率。

(4)处理机负载均衡。这种均衡包含两方面的含义：一是各个处理机上的负载均衡；二是每个处理机在整个系统处理周期内的负载均衡。这种情况要求每个处理机尽可能少的空闲，运行的时间尽可能均等。

因此，随着应用和终端客户数量的增加，网络结构越来越复杂，业务请求总量超过了传统分配方式的最大提供量，传统分配方式已经不能满足要求。

发明内容

为了克服传统分配方式存在的问题，本发明的目的是提供一种基于负载均衡的电力系统网络集群任务分配方法，该方法首先是根据系统各处理机的计算与通信性能和请求任务要求，信息系统定义任务的时间表；然后系统根据基于任务的时间表进行静态分配；最后结合系统实际运行的情况进行协同调度和进程迁移，以充分缓解瓶颈压力，提高系统效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于负载均衡的电力系统网络集群任务分配方法，其特征在于：该方法首先根据系统各处理机的计算与通信性能和请求任务要求，信息系统定义任务的时间表；然后系统根据基于任务的时间表进行静态分配；最后结合系统实际运行的情况进行协同调度和进程迁移，以缓解瓶颈压力，提高系统效率；具体步骤如下：

1）当电力系统网络集群中建有m个处理机p₁,p₂,…,p_m和系统用户提交给系统n个待调度电力服务请求，并行任务j₁,j₂,…,j_n时，中央电力分配信息系统得到n个待调度任务都具有一系列处理机组合的选择和对应这组处理机的占用时间，并生成此种并行任务和一组可响应处理机组合时间表，即：

j_i＝{(Q_i1,t_i1),(Q_i2,t_i2),…,(Q_ir,t_ir)}

其中每一Q_ij为所有各个区域节点中面向电力使用用户的处理机集合，定义P＝{p₁,p₂,…p_m}的一个处于待命的处理机集和，而t_ij是这组处理机集合执行任务j_i所花的执行时间；在处理服务之时，电力调度信息系统判别某个电力调度请求任务所对应的处理机模式Q₁、Q₂和t₁、t₂，如果两种模式的处理机个数不满足关系|Q₁|＞|Q₂|且t₁＜t₂，则删除此种组合；

2）系统根据基于任务的时间表进行静态分配，基于任务的最小处理量d，结合各个处理机的负载量，生成处理机和任务的分配模式，得到基于负载均衡的电力系统网络集群任务分配方法。

本发明中，系统根据分配算法基于任务的最小处理量d，结合各个处理机的负载量，生成处理机和任务的分配模式，具体要求如下：

（1）计算系统网络中存在的请求任务的最小处理量d_i,i＝1,2,…,n，即任务无论在哪种模式下也不可能再减小的工作量，任务j_i根据已定义的时间表最小处理量d_i为：

（2）按任务的最小处理量对任务从大到小排序，依次加入到待调度任务分配队列J_Q；

（3）初始化每个处理机的负载量：L_s＝0,s＝1,2,…,m，最小负载量处理机集合P_min＝{p_s|s＝1,2,…,m}；

(4)从队列中移出第一个“大”任务j；

(5)从j任务中的各种机组组合模式中找出第一个适合于集合P_min的模式；

(6)若找到且模式是Q_i,i∈{1,2,…,r}，则将Q_i分配给j，转步骤(8)；

(7)否则，将P-P_min中的一个最小者加入到P_min中，转步骤(5)；

(8)更新Q_i中各处理机的负载量L_s和P_min，转步骤(4)；

(9)所有任务分配完成后结束。

本发明对服务请求进行综合权衡，首先是根据系统各处理机的计算与通信性能和请求任务要求，信息系统定义任务的时间表；然后系统根据基于任务的时间表进行静态分配；最后结合系统实际运行的情况进行协同调度和进程迁移等，以充分缓解瓶颈压力，提高系统效率。

本发明适用于现代电力系统大规模分布式网络集群中，是一种基于负载均衡分配算法的电力调度方法。信息系统在处理电力资源分配时，通过优化并行处理机组合和减少网络中处理时间延迟，充分发挥分布式处理机系统对多个服务请求的及时响应，发挥整个系统的最优效率。

附图说明

图1是基于负载均衡的电力系统网络集群任务分配流程图。

图2是基于负载均衡的服务分配方法示意图。

具体实施方式

一种基于负载均衡的电力系统网络集群任务分配方法，该方法首先根据系统各处理机的计算与通信性能和请求任务要求，信息系统定义任务的时间表；然后系统根据基于任务的时间表进行静态分配；最后结合系统实际运行的情况进行协同调度和进程迁移，以缓解瓶颈压力，提高系统效率；图1是基于负载均衡的电力系统网络集群任务分配流程图。具体步骤如下：

1）当电力系统网络集群中建有m个处理机p₁,p₂,…,p_m和系统用户提交给系统n个待调度电力服务请求，并行任务j₁,j₂,…,j_n时，中央电力分配信息系统计算出n个待调度任务都具有一系列处理机组合的选择和对应这组处理机的占用时间，并生成此种并行任务和一组可响应处理机组合时间表，即：

j_i＝{(Q_i1,t_i1),(Q_i2,t_i2),…,(Q_ir,t_ir)}

根据实际需要，其中每一Q_ij为所有各个区域节点中面向电力使用用户的处理机集合，定义P＝{p₁,p₂,…p_m}的一个处于待命的处理机集和，而t_ij是这组处理机集合执行任务j_i所花的执行时间。在处理服务之时，电力调度信息系统判别某个电力调度请求任务所对应的处理机模式Q₁、Q₂和t₁、t₂，如果两种模式的处理机个数不满足关系|Q₁|＞|Q₂|且t₁＜t₂，则删除此种组合。

2）系统根据分配算法基于任务的最小处理量d，结合各个处理机的负载量，生成处理机和任务的分配模式序列。图2是基于负载均衡的服务分配方法示意图。

(1)计算系统网络中存在的请求任务的最小处理量d_i,i＝1,2,…,n，分、即任务无论在哪种模式下也不可能再减小的工作量，任务j_i根据已定义的时间表最小处理量d_i为：

(2)按任务的最小处理量对任务从大到小排序，依次加入到待调度任务分配队列J_Q；

(3)初始化每个处理机的负载量：L_s＝0,s＝1,2,…,m，最小负载量处理机集合P_min＝{p_s|s＝1,2,…,m}；

(4)从队列中移出第一个“大”任务j；

(5)从j任务中的各种机组组合模式中找出第一个适合于集合P_min的模式；

(6)若找到且模式是Q_i,i∈{1,2,…,r}，则将Q_i分配给j，转(8)；

(7)否则，将P-P_min中的一个最小者加入到P_min中，转(5)；

(8)更新Q_i中各处理机的负载量L_s和P_min，转步骤(4)；

(9)所有任务分配完成后结束操作。

Claims (2)

1.一种基于负载均衡的电力系统网络集群任务分配方法，其特征在于：该方法首先根据系统各处理机的计算与通信性能和请求任务要求，信息系统定义任务的时间表；然后系统根据基于任务的时间表进行静态分配；最后结合系统实际运行的情况进行协同调度和进程迁移，以缓解瓶颈压力，提高系统效率；具体步骤如下：

1）当电力系统网络集群中建有m个处理机p₁,p₂,…,p_m和系统用户提交给系统n个待调度电力服务请求，并行任务j₁,j₂,…,j_n时，中央电力分配信息系统得到n个待调度任务都具有一系列处理机组合的选择和对应这组处理机的占用时间，并生成此种并行任务和一组可响应处理机组合时间表，即：

j_i＝{(Q_i1,t_i1),(Q_i2,t_i2),…,(Q_ir,t_ir)}

其中每一Q_ij为所有各个区域节点中面向电力使用用户的处理机集合，定义P＝{p₁,p₂,…p_m}的一个处于待命的处理机集和，而t_ij是这组处理机集合执行任务j_i所花的执行时间；在处理服务之时，电力调度信息系统判别某个电力调度请求任务所对应的处理机模式Q₁、Q₂和t₁、t₂，如果两种模式的处理机个数不满足关系|Q₁|＞|Q₂|且t₁＜t₂，则删除此种组合；

2）系统根据基于任务的时间表进行静态分配，基于任务的最小处理量d，结合各个处理机的负载量，生成处理机和任务的分配模式，得到基于负载均衡的电力系统网络集群任务分配方法。

2.根据权利要求1所述的基于负载均衡的电力系统网络集群任务分配方法，其特征在于：步骤2）中，具体要求如下：

（1）计算系统网络中存在的请求任务的最小处理量d_i,i＝1,2,…,n，即任务无论在哪种模式下也不可能再减小的工作量，任务j_i根据已定义的时间表最小处理量d_i为：

（2）按任务的最小处理量对任务从大到小排序，依次加入到待调度任务分配队列J_Q；

（3）初始化每个处理机的负载量：L_s＝0,s＝1,2,…,m，最小负载量处理机集合P_min＝{p_s|s＝1,2,…,m}；

(4)从队列中移出第一个“大”任务j；

(5)从j任务中的各种机组组合模式中找出第一个适合于集合P_min的模式；

(6)若找到且模式是Q_i,i∈{1,2,…,r}，则将Q_i分配给j，转步骤(8)；

(7)否则，将P-P_min中的一个最小者加入到P_min中，转步骤(5)；

(8)更新Q_i中各处理机的负载量L_s和P_min，转步骤(4)；

(9)所有任务分配完成后结束。

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