이질 시스템에서 통신 시간을 고려한 효율적인 복제 기반 태스크 스케줄링

Efficient Duplication Based Task Scheduling with Communication Cost in Heterogeneous Systems

  • 윤완오 (인하대학교 전자공학과 컴퓨터 구조 및 네트워크 연구실) ;
  • 백정규 (인하대학교 전자공학과 컴퓨터 구조 및 네트워크 연구실) ;
  • 신광식 (인하대학교 전자공학과 컴퓨터 구조 및 네트워크 연구실) ;
  • 정진하 (인하대학교 전자공학과 컴퓨터 구조 및 네트워크 연구실) ;
  • 최상방 (인하대학교 전자공학과 컴퓨터 구조 및 네트워크 연구실)
  • 발행 : 2008.03.31

초록

스케줄링의 목적은 입력 작업(DAG)에 대한 스케줄 결과 길이를 최소화하는 것이다. 이런 스케줄링 문제는 잘 알려진 '정해진 시간 내에 해결하기 어려운 문제(NP-complete)'이며 최적의 스케줄링 결과 값을 얻기 위해서는 휴리스틱으로 해결해야 한다. 선후 관계의 제약을 갖는 노드들의 스케줄링을 효율적으로 수행하기 위해 부모 노드와 이질 프로세서에 대한 정보를 고려하는 TANH(the Task duplication based scheduling Algorithm for Network of Heterogeneous systems), GDL, BIL, TDS과 같은 많은 알고리즘이 제안되었다. 본 논문은 기존의 TANH 스케줄링에서 나타나는 여러 개의 부모 노드와 이질 프로세서에 대한 다양한 경우를 충분히 고려하지 못한 점을 보안하여 향상된 스케줄링을 수행할 수 있는 DTSC (Duplication based Task Scheduling with Communication Cost in Heterogeneous Systems)알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘의 성능은 기존 TANH, GDL 알고리즘과 비교하였으며, 스케줄링의 성능 향상을 보여 주었다.

Optimal scheduling of parallel tasks with some precedence relationship, onto a parallel machine is known to be NP-complete. The complexity of the problem increases when task scheduling is to be done in a heterogeneous environment, where the processors in the network may not be identical and take different amounts of time to execute the same task. This paper introduces a Duplication based Task Scheduling with Communication Cost in Heterogeneous Systems (DTSC), which provides optimal results for applications represented by Directed Acyclic Graphs (DAGs), provided a simple set of conditions on task computation and network communication time could be satisfied. Results from an extensive simulation show significant performance improvement from the proposed techniques over the Task duplication-based scheduling Algorithm for Network of Heterogeneous systems(TANH) and General Dynamic Level(GDL) scheduling algorithm.

키워드

참고문헌

  1. R. L. Graham, L. E. Lawler, J. K. Lenstra, and A. H. Kan, 'Optimization and Approximation in Deterministic Sequencing and Scheduling: A Survey,' Annals of Discrete Math., pp. 287-326, 1979
  2. J. D. Ullman, 'NP-Complete Scheduling Problems,' J. Computer and Systems Sciences, vol. 10, pp. 384-393, 1975 https://doi.org/10.1016/S0022-0000(75)80008-0
  3. T. Cassavant and J. A. Kuhl, 'Taxonomy of Scheduling in General Purpose Distributed Memory Systems,' IEEE Trans. Software Eng.,vol. 14, no. 2, pp. 141-154, 1988 https://doi.org/10.1109/32.4634
  4. Haluk Topcuoglu, Salim Hariri, and Min-You Wu, 'Performance-Effective and Low-complexity Task Scheduling for Heterogeneous Computing,' IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, vol. 13, no. 2, March 2002
  5. Savina Bansal, Padam Kumar, and Kuldip Singh, 'An Improved Duplication Strategy for Scheduling Precedence Constrained Graphs in Multiprocessor Systems,' IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, vol. 15, no. 2, Feb 2004
  6. M. Wu and D. Gajski, 'Hypertool : A programming Aid for Message Passing Systems,' IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, vol. 1, pp. 330-343, July 1990 https://doi.org/10.1109/71.80160
  7. Y. Kwok and I. Ahman, 'Dynamic Critical-Path Scheduling: An Effective Technique for Allocation Task Graphs to Multiprocessors,' IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, vol. 7, no. 5, pp. 506-521, May 1996 https://doi.org/10.1109/71.503776
  8. T. Yang and A. Gerasoulis, 'DSC: Scheduling Parallel Tasks on an Unbounded Number of Processors,' IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, vol. 5, no. 9, pp. 951-967, Sept 1994 https://doi.org/10.1109/71.308533
  9. A. Ranaweera and D. P. Agrawal, 'A Scalable Task Duplication Based Scheduling Algorithm for Heterogeneous Systems,' Proc. Int'l Conf. Parallel Processing, pp. 383-390, Aug. 2000
  10. Rashmi Bajaj and Dharma P. Agrawal, 'Improving Scheduling of Tasks in a Heterogeneous Environment,' IEEE Trans. Parallel and Distributed Systems, vol. 15, no. 2, pp. 107-118, Feb. 2004 https://doi.org/10.1109/TPDS.2004.1264795
  11. C. I. Park and T. Y. Choe, 'An Optimal Scheduling Algorithm Based on Task Duplication,' IEEE Trans. Computers, vol. 51, no. 4, pp. 444-448, Apr. 2002 https://doi.org/10.1109/12.995454