JP2015200986A - クラウド制御システム、及びクラウド制御システムの制御プログラムのスケジューリング方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 制御プログラムを複数の演算サーバ2にスケジューリングする管理サーバ1と、演算サーバと、ネットワーク3と、を備え、管理サーバ1は、予めプログラムの基準処理時間情報を収集して、最初のスケジューリングを行い、夫々の演算サーバ2は、負荷計測プログラムに基づいて、プログラムを実行して自身の負荷情報を計測し、管理サーバ1は、当該負荷情報の計測値から制御周期での負荷に相当する負荷変動相当処理時間を求め、更に、負荷変動予測時間を求めて、負荷均等化アルゴリズムに基づいてプログラムのスケジュール更新し、夫々の演算サーバの負荷予測を行って処理時間が均等となるようにしたことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
第1の実施の形態について図1乃至図8を参照して説明する。図1は、第1の実施の形態を説明するブロック構成図である。
負荷A=制御周期×α×(今回計測のCPU使用率−予め計測されたCPU使用率)、
負荷B=制御周期×β×(今回計測のメモリ使用率−予め計測されたメモリ使用率)、
負荷C=制御周期×γ×(今回計測の演算時間−予め計測された演算時間)、
負荷D=制御周期×δ×(今回計測の応答時間−予め計測された応答時間)、
負荷E=制御周期×ε×(今回計測の演算サーバの演算チップ温度−予め計測された前記演算サーバの演算チップ温度)、
(但し、α、β、γ、δ、εは、0〜1.0の範囲の補正計数である。)の、
上記演算式のいずれか1つの演算式に基づいて、演算サーバ2の処理時間に相当する負荷を予測する負荷変動相当処理時間を求める。
管理サーバ1は、負荷情報の種類を予め演算サーバ2に設定しておき、演算サーバで計測された負荷情報の計測値から、
負荷F=(αc×負荷AC)+(βc×負荷BC)+(γc×負荷CC)+(δc×負荷DC)+(εc×負荷EC)、
(但し、
負荷AC=制御周期×(今回計測のCPU使用率−予め計測される基準CPU使用率)、
負荷BC=制御周期×(今回計測のメモリ使用率−予め計測される基準メモリ使用率)、
負荷CC=制御周期×(今回計測の演算時間−予め計測される基準演算時間)、
負荷DC=制御周期×(今回計測の応答時間−予め計測される基準応答時間)、
負荷EC=制御周期×(今回計測の演算サーバの演算チップ温度−予め計測される基準演算サーバの演算チップ温度
とする。また、補正係数αc、βc、γc、δc、εc、の夫々の値は、
0〜1.0の範囲とし、その総和は1.0以下とする。)の、
負荷Fによる負荷変動相当処理時間を求めるようにし、
管理サーバ1は、CPU使用率、メモリ使用率、演算時間、応答時間、及び演算サーバ温度の全ての負荷情報が均等となるように補正係数を調整するようにして求める。
管理サーバ1は、最初の制御周期の処理として、基準処理時間情報Trkを参照して、複数のプログラムについて夫々の基準処理時間情報の大きい順に並べて複数の演算サーバ2に割り当てし、次に、割り当てた結果、処理時間の少ない演算サーバ2に対して、残ったプログラムの基準処理時間情報Trkの大きい順に割り当てし、
以後、この操作を繰り返して全てのプログラムを割り当てして、夫々の演算サーバ2のスケジュールを設定し(s4、s5、s6)、
演算サーバ2は、スケジューリングされたプログラムを実行(s7)して、演算部21の負荷情報を計測して(s8)その計測値を管理サーバ1に送信し(s9)、
次に、管理サーバ1は、最初の制御周期の以降の負荷予測期間Ta経過後の制御周期Tc毎に、今回の負荷情報の計測値と基準負荷情報Mrとの差から負荷変動に相当する処理時間である負荷変動相当処理時間情報を求め(s11)、
さらに、負荷予測期間Taについての予め設定される複数の予測法により負荷変動予測時間Δtiを求め(s12)、今回の制御周期Tcでの複数の負荷変動予測時間Δtiと、前回の制御周期で求めた複数の負荷変動予測時間Δtiとを比較して、最も大きい変動値を示した一つの予測法を次の制御周期の予測法として設定し(s13)、
次に、夫々の演算サーバ2の負荷変動予測時間Δtiの小さい順に基準処理時間情報Trkの大きい順に複数のプログラムを一つずつ順次割り当てし、
割り当てた結果の残った複数のプログラムがある場合には、さらに、負荷変動予測時間と基準処理時間情報の合計時間との加算値を求め、加算した処理時間(予測処理時間)が少ない演算サーバ2の順に、さらに基準処理時間情報Trkが大きい順に残ったプログラム割り当てして演算サーバのスケジュールを更新する(s14、s15)。
図9を参照して、クラウド制御システムの第2の実施の形態を説明する。第2の実施の形態について、第1の実施の形態の各部と同一の部分は同一の符号で示しその説明を省略する。
2A、2B 演算サーバ
3 ネットワーク
5 監視端末
11 スケジュール設定部
11a 負荷均等化処理プログラム
12 第1の記憶部
12a1 制御プログラム
12a2 基準処理時間情報
12b1 基準負荷情報
12b2 負荷変動相当処理時間情報
13 負荷変動予測演算部
13a 負荷変動相当処理時間演算プログラム
13b 負荷変動予測演算プログラム
21 演算部
22 第2の記憶部
22a 制御プログラム
23 負荷情報計測部
23a1 負荷計測プログラム
51 モニタ
52 演算サーバ負荷情報モニタ処理部
53 スケジューリングモニタ処理部
Claims (16)
- 複数のプログラムで構成される制御プログラムを複数の演算サーバに、予め定められる制御周期時間内で処理するようにスケジューリングする管理サーバと、前記管理サーバでスケジューリングされた1つ、又は前記複数のプログラムを実行する前記複数の演算サーバと、前記管理サーバと前記複数の演算サーバとを接続するネットワークと、を備え、
前記管理サーバは、並列実行可能な前記複数のプログラムと、当該プログラム毎の基準処理時間情報と、当該制御プログラム実行時の前記演算サーバの前記制御周期毎の負荷状態示す負荷情報から、予め定める負荷予測期間での基準となる基準負荷情報と、を予め記憶する第1の記憶部と、
前記複数の演算サーバの負荷を均等化する負荷均等化処理プログラムを備え、前記制御周期毎に前記複数の演算サーバの負荷が均等になるように前記複数のプログラムを分配送信するスケジュール設定部と、
前記演算サーバから送られた前記負荷情報と、前記第1の記憶部から抽出した前記基準負荷情報とから前記負荷変動予測時間を生成するための負荷変動相当処理時間演算プログラム、及び負荷変動予測演算プログラムと、を備える負荷変動予測演算部と、
を備え、
前記演算サーバは、前記複数のプログラムを記憶する第2の記憶部と、
前記スケジュール設定部で設定された前記複数のプログラムを実行する演算部と、
前記管理サーバから予め設定された負荷計測手法で当該演算サーバ自身の前記負荷情報を計測する負荷計測プログラムを記憶し、前記制御周期毎に計測した前記複数のプログラムの当該負荷情報の計測値を前記管理サーバに送信する負荷情報計測部と、
を備え、
前記スケジュール設定部は、最初の制御周期において、前記負荷均等化処理プログラムに基づいて前記基準処理時間情報を参照して、前記複数のプログラムについて夫々の前記基準処理時間情報を大きい順に並べて前記複数の演算サーバに割り当てし、
次に、割り当てた結果、処理時間の少ない前記演算サーバに対して、残った前記プログラムの前記基準処理時間情報の大きい順に割り当てし、
以後、この操作を繰り返して全ての前記プログラムを割り当てして、夫々の前記演算サーバのスケジュールを設定し、
次に、夫々の前記負荷情報計測部は、前記負荷計測プログラムに基づいて、スケジューリングされた前記プログラムを実行して、前記演算部の前記負荷情報を計測してその計測値を前記管理サーバに送信し、
次に、前記スケジュール設定部は、前記最初の制御周期の以降の前記負荷予測期間経過後の制御周期毎に、前記負荷変動相当処理時間演算プログラムに基づいて、今回の制御周期での前記負荷情報の計測値と前記基準負荷情報との差から負荷変動に相当する処理時間である負荷変動相当処理時間情報を求め、さらに、前記負荷変動予測演算プログラムに基づいて、前記負荷予測期間について予め設定される複数の予測法により前記負荷変動予測時間を求め、
さらに、今回の制御周期求めた複数の前記負荷変動予測時間と、前回の制御周期で求めた複数の前記負荷変動予測時間とを比較して、予め定める選択方法で1つの前記予測法を次制御周期の予測法として選択し、
次に、前記均等化処理プログラムに基づいて、算出された夫々の前記演算サーバの前記負荷変動予測時間の小さい順に、前記基準処理時間情報の大きい順に前記複数のプログラムを一つずつ順次割り当てし、
割り当てた結果、残った前記複数のプログラムがある場合には、さらに、前記負荷変動予測時間と前記基準処理時間情報との加算値を求め、加算した合計の処理時間が少ない前記演算サーバの順に、前記基準処理時間情報が大きい順に、残った前記プログラム割り当てして前記演算サーバのスケジュールを更新し、
予め設定される前記負荷予測期間後の制御周期毎に、夫々の前記演算サーバの負荷状態を計測して前記制御周期時間内で、前記制御プログラムの処理が最短の時間で終了するように、且つ、処理時間が均等となるようにしたことを特徴とするクラウド制御システム。 - 前記負荷情報は、前記CPU使用率、メモリ使用率、演算時間、応答時間、及び演算サーバ温度であり、
前記スケジュール設定部は、前記負荷情報のいずれか1種類を予め前記演算サーバに設定しておき、前記負荷情報計測部で計測された前記負荷情報の計測値から、
負荷A=制御周期×α×(今回計測のCPU使用率−予め計測される基準CPU使用率)、
負荷B=制御周期×β×(今回計測のメモリ使用率−予め計測される基準メモリ使用率)、
負荷C=制御周期×γ×(今回計測の演算時間−予め計測される基準演算時間)、
負荷D=制御周期×δ×(今回計測の応答時間−予め計測される基準応答時間)、
負荷E=制御周期×ε×(今回計測の演算サーバの演算チップ温度−予め計測される前記演算サーバの基準演算チップ温度)、
(但し、α、β、γ、δ、εは、0〜1.0の範囲の補正計数である。)の、
いずれか1つの演算式に基づいて前記負荷変動相当処理時間を求めるようにしたことを特徴とする前記請求項1に記載のクラウド制御システム。 - 前記負荷情報は、前記CPU使用率、メモリ使用率、演算時間、応答時間、及び演算サーバ温度であり、
前記管理サーバは、前記負荷情報の種類を予め前記演算サーバに設定しておき、前記演算サーバで計測された前記負荷情報の計測値から、
負荷F=(αc×負荷AC)+(βc×負荷BC)+(γc×負荷CC)+(δc×負荷DC)+(εc×負荷EC)、
(但し、
負荷AC=制御周期×(今回計測のCPU使用率−予め計測される基準CPU使用率)、
負荷BC=制御周期×(今回計測のメモリ使用率−予め計測される基準メモリ使用率)、
負荷CC=制御周期×(今回計測の演算時間−予め計測される基準演算時間)、
負荷DC=制御周期×(今回計測の応答時間−予め計測される基準応答時間)、
負荷EC=制御周期×(今回計測の演算サーバの演算チップ温度−予め計測される基準演算サーバの演算チップ温度
とする。また、補正係数αc、βc、γc、δc、εc、の夫々の値は、
0〜1.0の範囲とし、その総和は1.0以下とする。)の、
演算式による前記負荷変動相当処理時間を求めるようにし、
前記管理サーバは、前記CPU使用率、メモリ使用率、演算時間、応答時間、及び演算サーバ温度の全ての前記負荷情報が均等となるように前記補正係数を調整するようにしたことを特徴とする前記請求項1に記載のクラウド制御システム。 - 前記複数の予測法は、平均値法、中央値法、勾配法、トリム平均値法、及びAR法であり、前記負荷変動予測時間は、前記制御周期を最小単位時間とする前記負荷変動相当処理時間について前記負荷予測期間における夫々の前記予測法での値を求めるようにしたことを特徴とする請求項1に記載のクラウド制御システム。
- 前記複数の予測法の選択方法は、前記負荷変動予測時間は、前記負荷変動相当処理時間が予め定める値以下の場合、及び予め定める負荷変動値以上でその変化が減少する場合には、前記中央値法で、その他の場合には、他の前記予測法を選択するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のクラウド制御システム。
- 前記複数の予測法の選択方法は、今回の制御周期求めた複数の前記負荷変動予測時間と、前回の制御周期で求めた複数の前記負荷変動予測時間とを比較して、最も大きい前記負荷変動予測時間の予測法を選択するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のクラウド制御システム。
- 前記複数の予測法の選択方法は、今回の制御周期での前記負荷変動相当処理時間の値に最も近い前記負荷変動予測時間の予測法を選択するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のクラウド制御システム。
- 前記管理サーバと、前記演算サーバとは、同じプラットフォームの仮想サーバで構成し、前記ネットワークは、当該仮想サーバを接続する仮想ネットワークとし、前記クラウド制御システムが容易に構成できるようにした前記請求項1に記載のクラウド制御システム。
- さらに、前記ネットワークに接続され、前記管理サーバがスケジューリングした前記制御プログラムのスケジューリング状態をモニタするスケジューリングモニタ処理部と、前記演算サーバの負荷状態をモニタする演算サーバ負荷情報モニタ処理部と、当該スケジューリングモニタ処理部及び当該演算サーバ負荷情報モニタ処理部が処理した結果をモニタするモニタと、を備える監視端末を備え、
当該モニタには、前記負荷情報、前記負荷変動予測時間、及び前記制御プログラムのスケジューリング結果を時系列に表示させ、前記制御プログラムの負荷状態を視認監視可能に表示させるようにした前記請求項1に記載のクラウド制御システム。 - 複数のプログラムで構成される制御プログラムを複数の演算サーバに、予め定められる制御周期時間内で処理するようにスケジューリングする管理サーバと、前記管理サーバでスケジューリングされた1つ、又は前記複数のプログラムを実行する前記複数の演算サーバと、前記管理サーバと前記複数の演算サーバとを接続するネットワークと、を備え、
前記管理サーバは、並列実行可能な前記複数のプログラムと、当該プログラム毎の基準処理時間情報と、当該制御プログラム実行時の前記演算サーバの前記制御周期毎の負荷状態を示す負荷情報から、予め定める負荷予測期間での基準負荷情報と、を予め記憶しておき、
前記管理サーバは、最初の制御周期の処理として、前記基準処理時間情報を参照して、複数の前記プログラムについて夫々の前記基準処理時間情報の大きい順に並べて前記複数の演算サーバに割り当てし、
次に、割り当てた結果、処理時間の少ない前記演算サーバに対して、残った前記プログラムの前記基準処理時間情報の大きい順に割り当てし、
以後、この操作を繰り返して全ての前記プログラムを割り当てして、夫々の前記演算サーバのスケジュールを設定し、
前記演算サーバは、スケジューリングされた前記プログラムを実行して、前記演算部の前記負荷情報を計測してその計測値を前記管理サーバに送信し、
次に、前記管理サーバは、前記最初の制御周期の以降の前記負荷予測期間経過後の制御周期毎に、今回の前記負荷情報の計測値と前記基準負荷情報との差から負荷変動に相当する処理時間である負荷変動相当処理時間を求め、
さらに、前記負荷予測期間について予め設定される複数の予測法により前記負荷変動予測時間を求め、今回の制御周期での複数の前記負荷変動予測時間と、前回の制御周期で求めた複数の前記負荷変動予測時間とを比較して、予め定める選択方法で1つの前記予測法を次制御周期の予測法として選択し、
次に、夫々の前記演算サーバの前記負荷変動予測時間の小さい順に前記基準処理時間情報の大きい順に前記複数のプログラムを一つずつ順次割り当てし、
割り当てた結果の残った前記複数のプログラムがある場合には、さらに、前記負荷変動予測時間と前記基準処理時間情報との加算値を求め、加算した処理時間が少ない前記演算サーバの順に、さらに前記基準処理時間情報が大きい順に残った前記プログラム割り当てして前記演算サーバのスケジュールを更新し、
予め設定される前記負荷予測期間後の制御周期毎に、夫々の前記演算サーバの負荷状態を計測して前記制御周期時間内で、前記制御プログラムの処理が最短の時間で終了するように、且つ、処理時間が均等となるようにしたことを特徴とするクラウド制御システムの制御プログラムのスケジューリング方法。 - 前記負荷情報は、前記CPU使用率、メモリ使用率、演算時間、応答時間、及び演算サーバ温度であり、
前記管理サーバは、前記負荷情報のいずれか1種類を予め前記演算サーバに設定しておき、前記演算サーバで計測された前記負荷情報の計測値から、
負荷A=制御周期×α×(今回計測のCPU使用率−予め計測される基準CPU使用率)、
負荷B=制御周期×β×(今回計測のメモリ使用率−予め計測される基準メモリ使用率)、
負荷C=制御周期×γ×(今回計測の演算時間−予め計測される基準演算時間)、
負荷D=制御周期×δ×(今回計測の応答時間−予め計測される基準応答時間)、
負荷E=制御周期×ε×(今回計測の演算サーバの演算チップ温度−予め計測される前記演算サーバの基準演算チップ温度)、
(但し、α、β、γ、δ、εは、0〜1.0の範囲の補正計数である。)の、
予め設定されたいずれか1つの演算式に基づいて前記負荷変動相当処理時間を求めるようにしたことを特徴とする前記請求項10に記載のクラウド制御システムの制御プログラムのスケジューリング方法。 - 前記負荷情報は、前記CPU使用率、メモリ使用率、演算時間、応答時間、及び演算サーバ温度であり、
前記管理サーバは、前記負荷情報の種類を予め前記演算サーバに設定しておき、前記演算サーバで計測された前記負荷情報の計測値から、
負荷F=(αc×負荷AC)+(βc×負荷BC)+(γc×負荷CC)+(δc×負荷DC)+(εc×負荷EC)、
(但し、
負荷AC=制御周期×(今回計測のCPU使用率−予め計測される基準CPU使用率)、
負荷BC=制御周期×(今回計測のメモリ使用率−予め計測される基準メモリ使用率)、
負荷CC=制御周期×(今回計測の演算時間−予め計測される基準演算時間)、
負荷DC=制御周期×(今回計測の応答時間−予め計測される応答時間)、
負荷EC=制御周期×(今回計測の演算サーバの演算チップ温度−予め計測される演算サーバの基準演算チップ温度
とする。また、補正係数αc、βc、γc、δc、εc、の夫々の値は、
0〜1.0の範囲とし、その総和は1.0以下とする。)の、
演算式による前記負荷変動相当処理時間を求めるようにし、
前記管理サーバは、前記CPU使用率、メモリ使用率、演算時間、応答時間、及び演算サーバ温度の全ての前記負荷情報が均等となるように前記補正係数を調整するようにしたことを特徴とする前記請求項10に記載のクラウド制御システムの制御プログラムのスケジューリング方法。 - 前記複数の予測法は、平均値法、中央値法、勾配法、トリム平均値法、及びAR法であり、前記負荷変動予測情報は、前記制御周期を最小単位時間とする前記負荷変動相当処理時間について前記負荷予測期間における夫々の前記予測法での値を求めるようにし、
さらに、前記負荷変動予測情報は、前記負荷変動相当処理時間が予め定める値以下の場合、及び予め定める負荷変動値以上でその変化が減少する場合には、中央値法で求め、その他の場合には、他の前記予測法で求めるようにしたことを特徴とする請求項10に記載のクラウド制御システムの制御プログラムのスケジューリング方法。 - 前記複数の予測法の選択方法は、前記負荷変動予測時間は、前記負荷変動相当処理時間が予め定める値以下の場合、及び予め定める負荷変動値以上でその変化が減少する場合には、前記中央値法で、その他の場合には、他の前記予測法を選択するようにしたことを特徴とする請求項10に記載のクラウド制御システムの制御プログラムのスケジューリング方法。
- 前記複数の予測法の選択方法は、今回の制御周期求めた複数の前記負荷変動予測時間と、前回の制御周期で求めた複数の前記負荷変動予測時間とを比較して、最も大きい前記負荷変動予測時間の予測法を選択するようにしたことを特徴とする請求項10に記載のクラウド制御システムの制御プログラムのスケジューリング方法。
- 前記複数の予測法の選択方法は、今回の制御周期での前記負荷変動相当処理時間の値に最も近い前記負荷変動予測時間の予測法を選択するようにしたことを特徴とする請求項10に記載のクラウド制御システムの制御プログラムのスケジューリング方法。
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