A Topology Independent Heuristic Load Balancing Algorithm for Multiprocessor Environment

This paper proposes an efficient heuristic load balancing algorithm for multiprocessor systems. The algorithm minimizes the number of idle links to distribute load traffic and reduces its communication cost. Each processor iteratively tries to transfer unit load to/from all neighbor processors. However, real load transfer is collectively done after all load traffic is calculated. This prevents useless traffic and thus reduces the overall load traffic. The proposed algorithm can be employed in various interconnection topologies with slight modifications. In this paper, it is applied to hypercube, mesh, k-ary n-cube and general graph environments. For performance evaluation, simulation studies are performed. The proposed algorithm and the well-known existing algorithms are implemented and compared. The results show that the proposed algorithm always balances the loads perfectly. furthermore, in comparison with the existing algorithms, it reduces the communication costs by 77%, 74% and 73% in the hypercube, the mesh, and k-ary n-cube, respectively.

다중 프로세서 환경에서 연결구조에 무관한 휴리스틱 부하평형 알고리즘

본 논문에서는 다중 프로세서 시스템을 위한 효율적인 휴리스틱 부하 평형 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 부하이동을 여러 링크로 분산시켜, 사용하지 않는 링크의 수를 최소화하고 그에 따라 통신비용이 감소한다. 각각의 프로세서는 모든 이웃한 프로세서에게 단위부하를 보내거나 받는 과정을 반복적으로 시도한다. 그리나 실제의 부하 이동은 모든 계산이 이루어진 후 수행된다. 이것은 불필요한 부하 이동을 막아 전체적으로 부하이동의 수가 감소한다. 제안된 알고리즘은 약간의 수정만으로 다양한 연결 구조를 갖는 다중 프로세서 시스템에 적용한 수 있다. 본 논문에서는 하이퍼큐브 구조, 메쉬 구조, k-ary n-cube 구조와 일반 그래프 구조에 제안 알고리즘을 적용해 보았다. 알고리즘의 성능평가를 위하여 모의실험을 하였다. 제안된 알고리즘과 잘 알려진 알고리즘을 구현하여 비교하였다. 그 결과 안된 알고리즘은 모든 경우에서 완전한 부하평형에 도달하였다. 또한 기존의 알고리즘과 비교하여 하이퍼큐브 구조에서는 약 77%, 메쉬 구조에서는 약 74%, 또한 k-ary 2,3-cube 구조에서는 약 73% 정도 통신비용을 감소시켰다.