Distributed Memory Auction Algorithms for the Linear Assignment Problem
flink重分区策略
Flink对于经过转换操作之后的DataStream,提供了一系列的底层操作接口,能够帮我们实现数据流的手动重分区。
为了同keyBy相区别,我们把这些操作统称为“物理分区” 操作。
Flink 中算子改变并行度,默认RebalancePartitioner分区策略。
常见的物理分区策略有随机分配(Random)、轮询分配(Round-Robin)、重缩放(Rescale)和广播(Broadcast)。
1. 随机分区(shuffle):最简单的重分区方式就是直接“洗牌”。
通过调用DataStream的.shuffle()方法,将数据随机地分配到下游算子的并行任务中去。
随机分区服从均匀分布(uniform distribution),所以可以把流中的数据随机打乱,均匀地传递到下游任务分区。
2. CustomPartitionerWrapper:用户根据自己实现Partitioner接口,来定义自己的分区逻辑。
3. ForwarPartitioner:用户将记录输出到下游本地的算子实例。
它要求上下游算子并行度一样。
简单的说,ForwarPartitioner可以来做控制台打印。
4. GlobaPartitioner:数据会被分发到下游算子的第一个实例中进行处理。
5. KeyGroupStreamPartitioner:Hash分区器,会将数据按照key 的Hash值输出到下游的实例中。
6. RebalancePartitioner:数据会被循环发送到下游的每一个实例额的Task中进行处理。
7. RescalePartitioner:这种分区器会根据上下游算子的并行度,循环的方式输出到下游算子的每个实例。
如需更多关于Flink的信息,建议查阅相关资料或者咨询计算机领域专业人士获取帮助。
最短路径Auction算法及其在路径诱导中的应用
最短路径Auction算法及其在路径诱导中的应用杜牧青;程琳【摘要】Taking Dijkstra's algorithm as a reference, the algorithm s performance was tested in the "one-to-one" shortest path problems via a corresponding computer program coded in C#. The computational tests on the actual networks and random networks show the advantages of Auction algorithm' s principle. But its overall performance is not as good as labeling algorithms, I. E. Some computational steps of iteration are repeated too many times, affecting the efficiency. Reducing these redundant operations, Auction algorithm could be improved.%通过采用C#语言程序,对比传统路径算法,并在实际道路网络和随机网络中进行了试验,测试了算法在求解网络“一对一”最短路径问题时的运算性能.结果表明,Auction算法在求解此类问题时,体现算法自身原理的优势,虽然整体性能表现不及经典的路径算法,即迭代步骤略多,但仍有改进的余地.【期刊名称】《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》【年(卷),期】2012(036)006【总页数】5页(P1161-1165)【关键词】道路网络;路径诱导;最短路径;标号算法;Auction算法【作者】杜牧青;程琳【作者单位】东南大学交通学院南京210096;东南大学交通学院南京210096【正文语种】中文【中图分类】U116.20 引言在路径诱导模块中,最短路径算法成为决定导航性能的关键因素[1].常用的最短路径算法可分为两类:标号设定算法(如Dijkstra算法)和标号修正算法(如Bellman-Ford算法).以上2类算法在应用于最短路径问题时,都是通过先推出指定起始结点到达其余各点的最短路径,再通过终点反向追踪的方法求解起终点之间最短路径的.这样的求解思路显然产生了多余的求解信息.当驾驶员在道路网络中行车时,通常关注的仅是从所处位置到达预定目的地2点之间的最短行车路线.寻求更加符合路径诱导需求的路径算法、提高算法的针对性,成为导航系统关注的焦点.Auction算法(拍卖算法)于1991年由Bertsekas应用于网络最短路径问题[2].值得关注的是,Auction算法是一种能够直接求解“点对点”之间最短路的路径算法.因此,本文将就该算法在路径诱导中的应用作进一步的讨论.本文将路径诱导中的“点对点”最短路径问题,根据比较试验讨论算法的复杂性以及影响算法速度的主要因素,评价其在路径诱导中的适用性.1 Auction算法的基本原理1.1 算法原理Auction算法是模仿现实中的拍卖过程.考虑如下拍卖过程:有n个人和n个物体,遵循“一对一”的原则,实现派对.假设物体j的价格为pj,要得到这一物体的人必须支付相应的价钱.人i与物体j派对可以获得的效益为aij,纯利润为aij -pj.每个人想获得使他获利最大的那一个物体ji,即aiji-pji=max{aij-pj}.因此必须通过竞争和抬高价格,选择获益最多的那个物体.经过十几年的发展,这种算法已经推广用于解决一般的最小费用路径问题,择优条件也相应地发生了改变,成为较为解决线性网络流的综合性算法,也是近年来较新也较为受到关注的最短路径算法.对于一幅赋权有向图,Auction算法是一种能够求解单一起点和单一终点的最短路问题的简单方法.这一特点恰恰满足了路径诱导技术中的最短路求解需求.Auction算法在求解过程中,始终维持一条从起点出发的简单路径P.算法的每一步对路径P中最后一个结点采取的“延伸”或“收缩”操作.当路径P的最后一个结点到达指定终点时,算法结束,且两点之间的最短路径得出.为了直观的反映Auction算法的迭代过程,Bertsekas将算法过程比喻为“在迷宫中移动的小鼠”.小鼠在迷宫中移动,或者向未知区域前进,或者沿曾经走过的路线返回.每当小鼠从一个岔路口(结点)沿原路返回时,将记录一个估计值,作为重新回到该结点时的期望值;每当小鼠在向前探索时,根据对结点估计值的比较,选择一个期望最优的结点作为前进目标.在如此的前进与返回的过程中,直至找寻到迷宫中的目的地(终点).由此反映出,Auction算法是一种从起点向终点迭代的探索性算法.1.2 算法的基本步骤[3]在给定一个有向网络G(V,E)中,V,E分别为G的点集合和弧集合,弧段(i,j)的费用为aij.首先,对算法作如下基本假设:(1)假设网络中的弧段费用均为正值;(2)假设除终点外的每一个结点至少有一条前向弧,对于不满足条件的结点,可增加一条指向终点的弧,并赋给它一个很大的弧费用;(3)假设两个结点间在一个方向上最多有一条弧连接(这一点仅仅是为了方便表述,拍卖算法能很好地解决一对结点间有多条弧连接的情况).下面描述最短路径求解过程:用1表示起点,t表示终点,(i1,i2,…,ik)表示一条路径.其中:(im,im+1)表示弧(m=1,…,k-1).如果i1,i2,…,ik 是各不相同的,则称(i1,i2,…,ik)为初等路,结点ik为路径的终点,所有弧的费用之和就是路径的长度.定义P为迭代路径,在迭代过程中,P=(i1,i2,…,ik)始终保持为初等路,并不断延伸和收缩.如果ik+1不是路径P 中的结点,并且(ik,ik+1)是一条边,则用结点ik+1来延伸P,是指用路径(i1,i2,…,ik,ik+1)来代替路径P;如果路径 P不只包含起点i1,收缩P 是指用路径(i1,i2,…,ik-1)代替路径P.定义p=(p1,p2,…,pn)为网络中结点的价格矢量,其中元素与网络结点一一对应,例如pi表示第i个结点的价值量.在迭代过程中,价格矢量p需满足如下条件:pi≤aij+pj ∀(i,j)∈E;pi=aij+pj对于路径P上所有连续的结点对,这一条件称作松弛互补性条件(complementary slackness,简称CS条件),这与指派问题Auction算法的CS条件等价,并且,都可以由最小费用流问题的CS条件推导出来.可以证明,如果(P,p)满足CS条件,i是路径P中的结点,则从起点1沿P到结点i的路径也是从1到i的最短路,并且p1-pi就是相应的最短路长度.根据Auction算法求解最短路径的过程,其“拍卖原则”体现于路径迭代的每一步中.在最短路径问题中,以aiji+pji=min{aij+pj}取代原始拍卖问题中条件aiji-pji=max{aij-pj}.在路径P延伸的过程中,将符合条件aiji+pji=min {aij+pj}的结点ji分配给上游结点i,即以结点ji延伸路径P,有在路径P收缩时,以min{aij+pj}更新价值量pi,记录该结点的估计值,便于路径P再次延伸时的回溯.这便是最短路径Auction算法中的拍卖原理.为了使用计算机语言实现Auction最短路径算法,现给出算法的程序化描述(见图1).对于符合基本假设的道路网络,求解从起点1到任意点i的Auction算法的基本步骤如下.1)初始化(P,p) P=(1),pj=0,j∈V.图1 Auction算法流程图2)用i表示路径P的最后一个结点.如果pi<min {aij+pj},进入下列步骤(1),否则进入(i,j)∈v步骤(2):(1)收缩路径.令如果i≠1,收缩P,转到下一个迭代过程;(2)延伸路径.通过结点ji来延伸P,ji=arg{min{aij (i,j)∈V+pj}}.如果j是终点t,则迭代终止,P就是要求的最短路径.否则转入下一个迭代过程.3)重复步骤2),直到算法推出.1.3 算例为了清楚的说明问题,本文采用了一幅简单的有向网络图,如图2所示,通过求解结点1至结点4的最短路径,演示Auction算法在求解网络最短路径时的迭代过程,见表1.图3反映了在使用Auction算法求解上述最短路径问题时,路径P末节点的移动轨迹,反映了路径延伸和收缩的过程.图2 简单的赋权有向网络图图3 路径P末结点的移动轨迹表1 Auction算法求解结点1到4最短路的迭代过程迭代迭代前的P 迭代前的P 收缩2 (1)(30,0,0,0)在2延伸3 (1,2)(30,0,0,0)在2收缩4 (1)(30,54,0,0)在1收缩5 (1)(42,54,0,0)在3延伸6 (1,3)(42,54,0,0)在3收缩7 (1)(42,54,42,0)在1收缩8 (1)(84,54,42,0)在2延伸9 (1,2)(84,54,42,0)在4延伸10 (1,2,4)(84,54,42,0)停止从1到4的最短路径为P=(1,2,4);最短路长度为84操作1 (1)(0,0,0,0)在12 “点对点”的最短路径问题2.1 Auction算法的运算性能分析最短路径算法的运算性能主要体现为算法的准确性和复杂性.为了进一步反映Auction算法在计算道路网络中“点对点”最短路径时的运算性能,本文采用了随机生成的赋权有向网络,对Auction算法的运算速度和运算准确性进行了测试(CPU Intel 1.76GHz),并选用了经典的Dijkstra算法作为参照.测试程序采用C#语言编写,考虑到路径诱导系统的硬件环境,程序使用了单线程的前向的拍卖算法(forward algorithm).比较测试在不同规模(结点数量规模、路段数量规模)的网络中进行,以测试算法的准确性和运算时间为主,对两种不同的算法选用相同的起终点进行测试试验.根据Auction算法的迭代特点,进行有针对性的测试,得出定量的数据分析,反映出算法的主要特点和结果随参数变化的趋势.Auction算法的复杂度可以表示为O(EhL).h表示起点1到终点t之间最短路径的最小路段数;L表示网络中路段费用的最大值.E=I×G.其中,I表示从起点1出发,路径长度小于起终点间最短路径长度的结点i的数量;G表示上述结点i 的最大结点出度.由此可见,影响Auction算法运算速度的主要因素为h,L,I,G几个参数.根据算法的复杂度分析,本文选择起、终点间隔(最短路路径所经过结点的数目)、网络平均结点出度(路段密度)、网络结点数作为主要试验参数,对于Auction算法的运算性能做出测试.具体试验过程如下.1)根据随机网络生成方法,产生结点数量分别为500,1 000,2 000,5 000,10 000的5种规模的道路网络.2)对于每种结点数量的网络,产生结点平均出度分别为2,3,4的3种路段密度不同的网络.其中,结点的平均出度为2,表示一种稀疏的网络结构;平均出度为4,表示密集的网络结构.按照这样的方法,共产生15幅随机网络.3)在这15幅网络中,分别测试Auction算法和Dijkstra算法.每幅随机网络,随机产生100对起终点,对这100对起终点分别使用Auction算法和Dijkstra算法,记录算法的结果及性能(最短路径时间、最短路径、起终点间隔、算法运行时间).通过算法运行时间,反映算法的复杂程度.4)对于测试结果,以结点数量分为5大类,以路段数量分为3个次类,进行比较分析.总体来说,由具有代表性的试验结果发现,2种最短路径的运算结果相同,对于所有的起始点对,都能够通过迭代得到相同的最短路径.因此,可以说明,两种基本算法的准确性相同.但是,在不同规模的网络中,Dijkstra算法均表现出了速度上的优越性.如图4所示,两种计算方法的运算速度都是随着网络规模的增加而降低的,Auction算法的速度受网络中结点总数的影响较大,Dijkstra算法则受网络中路段总数的影响较大.此外,Auction算法受起终点间隔影响明显,其运算时间基本随起终点间最短路径结点数量增加呈递增趋势.运算时间呈现波动,在个别点处有下降,如图5所示,根据试验数据分析,造成下降的原因是该最短路径总时间相对较小,在路径P延伸时易于被优先选择.这样的测试结果,是符合Auction算法复杂性分析的.Auction算法仅在起终点间隔较短时,速度上优于Dijkstra算法.这种现象在如图5所示的大型网络中更为明显.随着路径结点数量的增加,Auction算法迭代的次数将明显增加,运算速度也明显低于Dijkstra算法.图4 包含500个结点、1 000个结点和2 000个结点的网络中,2种算法运算速度比较图5 包含10 000个结点的网络中,2种算法运算速度的比较2.2 在路径诱导中的适用性根据路径诱导设备的技术参数要求[4],对于现行导航设备中,其存储空间已经达到了比较高的容量,但处理器主频速度和内存空间大小,还不能与一般的个人计算机相提并论.参考测试程序对运算速度要求高,对内存空间需求适中的特点,算法的速度应当作为首要考虑因素,其次考虑数据的存储空间问题.因此,将最短路径算法的运行时间控制在1s以内是比较合适的,也是用户可接受的速度.从上一节对于Auction算法性能的测试和算法复杂度的讨论中发现,算法能够准确的求解网络中任意两点之间的最短路径,但是在运算速度方面却与Dijkstra算法有着明显的差异.Dijkstra算法在所有的测试网络中,都能够将计算控制在极短的时间以内(<0.5s),因此它具有普遍的适用性.Auction算法的速度主要受到起终点间隔的影响,仅在最短路径结点数量较少时,能够体现出其运算速度的优势.随着迭代距离的增加,Auction算法的复杂性迅速提高,运算速度明显下降,低于Dijkstra算法.Auction算法在实际“点对点”最短路问题的应用中,没有明显地体现出其算法原理优势,反而在整体性能上低于传统标号路径算法.因此,单线程的Auction算法在路径诱导中的适用范围较为有限,算法的计算步骤有待优化和改进.3 结束语尽管Auction算法已经在交通分配中,求解单一起点到多个终点的问题,以及多处理器的并行计算中,得到了很好的应用[5],但是作为以“点对点”最短路径为求解目标的算法,单线程的Auction算法并没有在导航系统的“一对一”问题中体现出其原理上的优势[6-8].即 Auction算法具有准确求解网络中最短路径的能力,可是仍然存在速度方面的局限性,仅适用于大型稀疏网络结构,或求解起终点间隔较少的最短路问题.因此,Auction算法的整体平均速度较传统的Dijkstra算法偏低.综述之,仅仅是依照当前的算法步骤和单线程的算法程序,无法达到预期的算法效率.通过对于Auction算法的反复试验,可以发现,在算法的求解过程中,最费时的是每步迭代中对当前下游结点最小费用的计算.利用算法迭代过程中的性质,减少迭代过程的重复步骤,将有希望降低算法复杂性,提高算法的实际效率.此外根据文献[3],双(多)线程的Auction算法采用双(多)处理器,在共用价格矢量的基础上,可同时从起点和终点开始延伸路径.考虑使用双处理器的路径诱导设备,能够发挥Auction算法在多处理器上并行计算的优势,将显著地提高算法的求解速度.参考文献[1]张可.车辆导航系统关键技术研究[D].北京:北京工业大学,2001.[2]王京元,程琳.最短路拍卖算法在交通分配中的应用[J].交通运输系统工程与信息,2006,6(6):79-82.[3]BERTSEKAS D P.An auction algorithm for shortest paths[J].SIAM J.for Optimization,1991(1):425-447.[4]王芬.Dijkstra最短路径优化算法在汽车导航的研究及实现[D].上海:上海师范大学,2006.[5]BERTSEKAS D P,CASTANON D A.The auction algorithm for the transportation problem[J].Annals of Operations Research,1989,20(1):67-96.[6]LEONE R D,PRETOLANI D.Auction algorithms for shortest hyperpath problems[R].Technical Report OR-CAM-1998-01,Universit′a di Camerino,1998.[7]BERTSEKAS D P,PALLOTTINO S,SCUTELLA M G.Polynomial auction algorithm for shortest paths[R].Technical Report TR-16/92,Dipartimento di Informatica,University of Pisa,1992.[8]PALLOTINO S,SCUTELLA M G.Shortest path algorithms intransportation models:classical and innovative aspects[EB/OL].http://ftp.di.unipi.it/pub/techreports/TR-97-06.ps.Z,1997-06-25.。
如何优化计算机视觉技术的内存占用
如何优化计算机视觉技术的内存占用计算机视觉技术是一种能够感知、理解和解释图像和视频的技术。
它在许多应用领域起着关键作用,如智能交通系统、安全监控、医学影像分析等。
然而,计算机视觉技术通常需要处理大量的图像和视频数据,这导致了很高的内存占用。
为了提高计算机视觉技术的性能和效率,优化内存占用是必不可少的。
本文将介绍一些优化计算机视觉技术内存占用的方法。
1. 使用适当的数据类型和数据结构在计算机视觉技术中,图像和视频数据通常以像素形式存储。
为了减少内存占用,可以选择适当的数据类型和数据结构来存储像素数据。
例如,对于灰度图像,可以使用8位整数类型来存储像素灰度值。
对于彩色图像,可以使用16位整数类型来存储RGB分量值。
此外,使用压缩算法可以减少存储图像和视频数据所需的内存空间。
2. 压缩和编码压缩是减少内存占用的常用方法。
计算机视觉技术中的图像和视频数据可以使用压缩算法进行压缩,以减少存储空间的需求。
常见的压缩算法包括JPEG、H.264等。
此外,可以使用编码技术来进一步减少内存占用。
例如,对于连续视频流,可以使用基于I帧的编码方法,只存储关键帧和差异帧,以减少存储的数据量。
3. 内存管理合理的内存管理对于减少计算机视觉技术的内存占用非常重要。
首先,需要及时释放不再使用的内存空间,避免内存泄漏问题。
其次,应尽量减少内存碎片化,以提高内存利用率。
可以使用内存池技术来管理内存分配和释放,避免频繁的动态内存分配。
4. 降低图像和视频分辨率降低图像和视频的分辨率可以显著减少内存占用。
通过减少图像和视频的像素数量,可以降低存储数据所需的内存空间。
当计算机视觉任务对精度要求不高时,可以采用适当的降采样方法来降低分辨率,以减少内存占用。
5. 特征提取和选择计算机视觉技术通常需要提取和分析图像和视频的特征。
但并不是所有特征都需要进行分析和存储。
通过对特征进行选择和筛选,可以减少内存占用。
可以使用先进的特征选择算法,如卡方检验、互信息等,来选择最具代表性的特征。
电子商务英语答案
电子商务英语答案Answers of Unit OneText AⅠ.Review the questions 略Ⅱ. Put in the missing information based on the text1. frequently2. perspectives3. emerging; exchanging; information4. globalization; productivity; competitive5. employment; commercial6. replace7. people; policy; technical; protocolsⅢ. Translate the following passage into Chinese1. 电子商务是一个刚出现的概念,即通过计算机网络,包括了互联网,来描述买卖过程或产品、服务和信息的交易。
2. EC的应用有许多,例如:家庭银行、在网上商店购物、购买股票、寻找工作、网上拍卖以及利用电子手段在研究和项目开发方面进行合作。
Ⅳ.Translate the following sentences into English1. Some people think that EC is just another overused and discarded buzzword.2. The term electronic commerce is restricting, however, and does not fully encompass the truenature of the many types of information exchanges occurring via telecommunication devices. 3. There are more non-enterprise organizations, such as academic institutions, non-profitorganizations, religious organizations, social organizations and the governments, employing variety of E-Commerce to reduce the costs and improve the operation.4. The definition of E-Business is broader than that of E-Commerce, which electronicallyinvolves the interaction of all information.Text BⅠ.True or FalseF F T F F T F F T FⅡ. Put in the missing information based on the text1. complicated2. communication; information3. wiring4. Wireless5. separate6. digital; analog7. social; teleconferencing; telecommunications8. ubiquity; convenience9. retail; auctions 10. hierarchical; relational; network; objectSkills of Understanding1. Despite the fact that cars from Germany and Japan are flooding the American market. Ford,General Motors and Chrysler are hiring more workers than ever before.2. It is difficult for adult learners to come to classes to study at a fixed time. 3. Traffic congestion results in adverse effects.Skills of Translation1. 每个人的生活都有甜蜜和苦涩。
memory allocation policy 内存分配策略
memory allocation policy 内存分配策略内存分配策略的重要性及其不同类型内存分配策略(Memory Allocation Policy)是操作系统中的关键概念之一,它决定了如何使用和管理计算机的内存资源。
合理的内存分配策略可以提高系统的效率和性能,同时还可以避免由于内存不足导致的问题。
本文将介绍内存分配策略的重要性以及常见的不同类型。
首先,内存分配策略对系统的性能和效率至关重要。
在计算机系统中,内存是一种有限的资源,因此如何高效地使用和分配内存非常重要。
合理的内存分配策略可以最大限度地减少内存碎片化,提高内存利用率,从而提高系统的性能和效率。
其次,不同的内存分配策略适用于不同的场景。
具体而言,常见的内存分配策略包括固定分区分配、动态分区分配、最佳适应分配和最差适应分配等。
每种策略都有其特点和适用的场景。
固定分区分配是最简单的内存分配策略之一。
该策略将内存划分为固定大小的分区,每个分区只能分配给一个进程。
这种策略适用于需要稳定分区的场景,例如嵌入式系统等。
然而,固定分区分配也存在内存利用率低和内存碎片化严重的问题。
动态分区分配是一种更为灵活的策略。
该策略将内存划分为可以动态分配的分区,每个分区可以分配给不同大小的进程。
动态分区分配可以更好地利用内存资源,但可能会导致内存碎片化问题。
为了解决内存碎片化问题,可以采用内存紧缩和内存换页等技术。
最佳适应分配和最差适应分配是基于动态分区的改进策略。
最佳适应分配策略会选择最合适的适应分区来满足进程的内存需求,从而减少内存碎片化。
而最差适应分配策略则会选择最大的适应分区来分配内存,这样可以最大化内存利用率。
然而,这两种策略都有一定的缺点,例如最佳适应分配策略可能导致大量的内部碎片,而最差适应分配策略可能导致大量的外部碎片。
除了上述策略外,还有一些其他的内存分配策略,如离散分配策略、伙伴系统、页面分配策略等。
这些策略可以根据具体的需求和系统特点进行选择和优化。
memory allocation policy 内存分配策略 -回复
memory allocation policy 内存分配策略-回复什么是内存分配策略?内存分配策略是指计算机系统在运行程序时,将可用的内存资源分配给各个程序或者进程的一种方法。
内存分配策略的合理性直接影响到系统的性能和稳定性。
在设计内存分配策略时,需要考虑多个因素,如程序的内存需求、内存空间的使用效率、内存分配和释放的开销等等。
为什么需要内存分配策略?计算机系统通常具有有限的物理内存,而程序的内存需求往往是不确定的。
如果没有恰当的内存分配策略,系统可能会出现内存不足或者内存浪费的情况。
内存不足会导致程序无法正常运行,甚至导致系统崩溃。
而内存浪费则会导致系统的资源利用率下降,造成性能损失。
常见的内存分配策略有哪些?1. 固定分区分配在固定分区分配策略中,物理内存被分为若干个固定大小的分区,每个分区可以分配给一个程序或者进程使用。
每个分区只能被一个程序独占,即使分区内部有空间未被完全利用,其他程序也无法使用。
这种策略简单且易于实现,但会导致内存浪费和碎片问题。
2. 动态分区分配动态分区分配策略中,物理内存被划分为若干个可变大小的分区,每个分区可以被一个程序使用。
当一个程序需要内存时,系统会根据其大小为其分配合适的分区。
这种策略可以更有效地利用内存空间,但会带来内存碎片的问题。
3. 页式分配在页式分配策略中,物理内存和逻辑内存被划分为固定大小的页。
当一个程序需要内存时,系统会将其逻辑内存划分为若干个页,并将这些页分配给物理内存中的空闲页帧。
这种策略可以有效地管理内存,但会导致内存访问相对较慢。
4. 段式分配在段式分配策略中,程序的内存需求被划分为若干个段,每个段可以被分配到不连续的物理内存空间中。
这种策略可以更好地满足不同程序的内存需求,但会带来外部碎片的问题。
5. 段页式分配段页式分配策略是段式分配策略和页式分配策略的结合,将逻辑内存划分为若干个段,每个段再划分为若干个页。
这种策略综合了段式分配策略和页式分配策略的优点,既可以满足不同程序的内存需求,又可以提高内存管理的效率。
memory allocation policy 内存分配策略 -回复
memory allocation policy 内存分配策略-回复【内存分配策略】内存分配策略是操作系统中的重要概念之一,用于决定如何有效地管理和分配计算机内存资源。
通过合理的内存分配策略,可以提高系统的性能和资源利用率,从而为用户提供更好的使用体验。
本文将一步一步回答关于内存分配策略的问题,深入探讨其原理、分类和应用。
一、什么是内存分配策略?内存分配策略是操作系统中用于管理计算机内存的方法和流程,它决定了如何将计算机内存划分为不同的区域,并按照一定的规则分配给进程或程序。
内存分配策略可以根据不同的需求和应用场景进行调整,以满足系统性能和资源管理的要求。
二、内存分配策略的原理和分类1. 首次适应(First Fit):这是最常见的内存分配策略之一。
首次适应策略从内存的起始位置开始搜索,找到第一个能满足进程内存需求的空闲区域,并进行分配。
这种策略简单高效,但可能会造成内存碎片的问题。
2. 最佳适应(Best Fit):最佳适应策略选择最小而又能满足进程需求的空闲分区进行分配。
它可以减少内存碎片的数量,但可能会增加搜索的时间和开销。
3. 最坏适应(Worst Fit):最坏适应策略选择最大的空闲分区进行分配。
这种策略可以使得分配后剩余的空闲区域更大,但可能会增加内存碎片的数量。
4. 快速适应(Quick Fit):快速适应策略是对首次适应策略的改进,通过将内存划分为多个大小不同的区域,根据进程的需要分配合适的区域。
这种策略可以减少搜索的时间和开销,并且在一定程度上解决了内存碎片的问题。
5. 分区固定(Fixed Partitioning):分区固定策略将内存分成固定大小的区域,每个区域只能分配给一个进程。
这种策略简单且适用于特定场景,但会导致内存利用率较低。
6. 动态分区(Dynamic Partitioning):动态分区策略按需划分内存,每个分区可分配给不同大小的进程。
这种策略可以灵活利用内存资源,但可能会增加内存碎片的问题。
memory allocation policy 内存分配策略 -回复
memory allocation policy 内存分配策略-回复什么是内存分配策略?在计算机科学中,内存分配策略是指在程序执行期间,操作系统如何管理和分配可用内存资源的具体方法。
内存分配策略的合理选择可以提高系统效率,减少内存浪费,并提高程序的性能。
常见的内存分配策略有很多种,每种策略都有其优点和局限性。
在本文中,我们将探讨一些常用的内存分配策略,并介绍它们的实现细节和应用场景。
首先,一种常见的内存分配策略是固定分配。
该策略将系统内存分为固定大小的块,每个块都具有相同的内存容量。
当程序请求内存时,操作系统将分配一个具有相应容量的可用块,并将其分配给该程序。
这种策略适用于内存需求相对固定且确定的应用程序,如嵌入式系统和实时系统。
其次,另一种常见的内存分配策略是动态分配。
该策略允许程序根据需要获取变量大小的内存块。
最常见的动态内存分配方法是使用堆。
当程序需要内存时,它可以调用堆分配函数(如malloc或new)来分配指定大小的内存块。
当不再需要内存时,它可以调用堆释放函数(如free或delete)来释放内存。
这种策略适用于需要动态分配内存的应用程序,如大型数据库系统和网络服务器。
然而,动态分配策略也存在一些问题。
一个常见的问题是内存泄漏。
当程序分配了一块内存,但在不再需要时忘记释放,就会导致内存泄漏。
内存泄漏会导致系统内存资源的浪费,最终可能导致程序崩溃或运行缓慢。
为了解决这个问题,可以使用自动内存管理技术,如垃圾回收机制。
垃圾回收机制会自动检测和回收不再使用的内存块,从而减少内存泄漏的风险。
除了固定分配和动态分配之外,还有一种常见的内存分配策略是伙伴系统。
伙伴系统将系统内存按2的幂等大小划分为块,并将相邻的块组合成伙伴对。
当程序需要内存时,系统会为其分配一个大小合适的块,并且使用伙伴系统的算法来寻找最合适的伙伴块。
伙伴系统可以减少内存碎片的产生,并提高内存利用率。
这种策略适用于需要高效地管理大量内存的应用程序,如操作系统。
memory allocation policy 内存分配策略 -回复
memory allocation policy 内存分配策略-回复内存分配策略是计算机系统中的重要组成部分,用于决定如何为程序运行时提供存储空间。
不同的内存分配策略可以对程序的性能、资源利用和系统稳定性产生巨大影响。
本文将介绍内存分配策略的基本概念、常见类型和实施方法,并论述各种策略的优缺点。
一、内存分配策略的基本概念内存分配策略是操作系统或编程语言决定如何管理和分配程序所需内存的方式。
它在程序运行时负责为程序分配、回收和管理内存空间。
内存分配策略的目标是优化程序的性能和资源利用,同时保证系统的稳定性。
二、常见的内存分配策略类型1. 静态内存分配策略:在程序编译阶段,内存空间的分配是在编译时确定的。
程序在执行过程中无法动态分配或释放内存空间。
这种策略的优点是简单、高效,并且不会造成内存碎片。
然而,缺点是无法适应复杂的程序运行时内存需求变化。
2. 动态内存分配策略:在程序运行时,根据实际需要来动态分配和回收内存空间。
这种策略允许程序根据实际情况灵活地利用内存资源,但也容易导致内存碎片。
常见的动态内存分配方法包括堆、栈、全局内存等。
三、常见的内存分配策略实施方法1. 首次适应算法(First Fit):根据内存空闲列表,从头开始查找第一个满足大小要求的空闲块进行分配。
这种方法简单直接,但容易导致内存碎片。
2. 最佳适应算法(Best Fit):根据内存空闲列表,从所有满足大小要求的空闲块中选择最小空闲块进行分配。
这种方法能够最小化碎片化,但会增加搜索时间。
3. 最坏适应算法(Worst Fit):根据内存空闲列表,从所有满足大小要求的空闲块中选择最大空闲块进行分配。
这种方法可以减少频繁的内存分配和释放操作,但可能导致大量碎片化。
4. 快速适应算法(Quick Fit):将内存空闲列表按大小进行分组,根据程序所需内存的大小选择相应的空闲块进行分配。
这种方法提高了搜索效率,但会增加内存空闲列表的维护开销。
tcmalloc 用法 -回复
tcmalloc 用法-回复TCMalloc 是一种专为多线程应用程序设计的内存分配器。
它由谷歌开发,并用于谷歌的许多项目,如Chrome 浏览器和大型分布式系统。
这篇文章将带您了解TCMalloc的用法,一步一步回答中括号内的内容。
一、了解TCMalloc:[什么是TCMalloc?]TCMalloc是一种高效的多线程内存分配器。
它旨在减少内存分配和释放的开销,并提供可扩展性,以支持高并发的多线程应用程序。
[为什么选择使用TCMalloc?]TCMalloc相对于传统的系统分配器来说有一些重要优势。
首先,它通过维护一组可自由分配的内存区域,减少了内存分配的开销。
其次,TCMalloc 通过采用线程缓存和精心设计的数据结构,降低了多线程环境下内存分配和释放的争用。
此外,TCMalloc还提供了调试选项和统计信息,帮助开发人员更好地理解和优化内存分配的性能。
[TCMalloc的特点是什么?]TCMalloc具有以下特点:1. 快速分配和释放:TCMalloc通过维护一组可自由分配的内存区域,使得分配和释放操作更快。
2. 多线程可扩展性:TCMalloc使用线程缓存和细粒度的锁机制,以减少多线程环境下的锁竞争和争用。
3. 低内部碎片:TCMalloc使用一个块粒度的内存分配算法,以减少内部碎片。
4. 调试选项和统计信息:TCMalloc提供了一些调试选项和统计信息,方便开发人员跟踪和优化内存分配的性能。
二、安装和设置TCMalloc:[如何安装TCMalloc?]TCMalloc通常作为一个库安装在操作系统中。
您可以从谷歌的GitHub 存储库或TCMalloc官方网站上下载最新的源代码,并按照提供的说明进行编译和安装。
[如何将TCMalloc与应用程序集成?]一旦TCMalloc被安装在系统中,您可以通过在编译应用程序时链接到TCMalloc库来使用它。
具体来说,您可以使用命令行参数“-ltcmalloc”将TCMalloc库链接到应用程序中。
全闪存阵列说明
全闪存阵列本次项目新购1台全闪存阵列5TB;全新产品用于支撑1000个终端用户VDI 虚拟桌面的运行,其每个客户端的业务数据存放于ISILON X410中。
全新产品全闪存阵列用于虚拟桌面系统盘或者重要数据库的支撑,降低延迟,提升效率以及体验。
3.3.1技术优势全闪存阵列,具有横向扩展能力,提供高IOPS和低延时,并具有在线重复数据消重及压缩功能,非常适合VDI场景。
本项目配置全闪存阵列全新产品用于部署VDI虚拟桌面的应用,主要部署VDI应用的OS操作系统盘以应对开机风暴,可以大大提高虚拟桌面的用户体验。
其中5TB裸容量,有效容量为3.7TB。
VDI运行在全新产品上获得低于1ms的延时。
全新产品采用行业标准组件和专有智能软件,提供无与伦比的性能水平。
可实现的性能范围从几十万IOPS 到上百万IOPS,并具有一毫秒以下的一致低延迟。
系统还设计提供最少的计划,具有用户友好型界面,令资源调配和阵列管理变得十分简单。
3.3.2 全新产品全闪存阵列功能及特性性能—无论系统多么繁忙,无论存储容量利用率如何,延迟和吞吐量始终可以预测,并保持不变。
阵列内一个 I/O 请求的延迟通常远远低于一毫秒。
可扩展性—全新产品存储系统基于横向扩展体系结构。
系统始于一个名为 X-Brick的构造块。
当需要额外的性能和容量时,系统会通过添加X-Brick 来横向扩展。
性能则呈线性扩展,确保相对于单个X-Brick配置,两个X-Brick 提供两倍的IOPS、四个X-Brick提供四倍的IOPS、六个X-Brrick提供六倍的IOPS。
系统横向扩展时,延迟始终保持较低水平。
效率—核心引擎执行基于内容的内联式数据减少。
进入系统后,全新产品存储阵列会在运行中自动减少(消除重复数据并压缩)数据。
这就降低了写入闪存的数据量,延长了介质的使用寿命,并降低了成本。
全新产品阵列以数据块粒度根据需要为卷分配容量。
始终会对卷进行精简资源调配,而不会损失性能、过度调配容量或出现碎片。
DistributedSystemsPrinciplesandParadigms中文版书名分布
Marcus,Sten : Blueprints for High Availablity
Birman, Reliable Distributed Systems
Byzantine Failure问题:
Pease,M., “Reaching Agreement in the Presence of Faults” J.ACM,1980
Lamport,L.: “Byzantine Generals Problem. ” ACM T ng.syst. 1982
Shooman,M.L: Reliability of Computer Systems and Networks :Fault Tolerance, Analysis, and Design. 2002
Tanisch,P., “Atomic Commit in Concurrent Computing. ” IEEE Concurrency,2000
集中式体系结构:C/S
分布式体系结构:
点对点系统(peer-peer system):DHT(distributed hash table),例如Chord
随机图(random map)
混合体系结构:
协作分布式系统BitTorrent、Globule
自适应软件技术:
①要点分离
②计算映像
③基于组件的设计
Henning,M., “A New Approach to Object-Oriented Middleware”
第11章分布式文件系统
NFS (Network File System):远程访问模型
numa内存分配策略
numa内存分配策略numa内存分配策略是一种在计算机系统中用来优化多处理器架构的内存管理技术。
numa是非一致性内存访问的缩写,意味着在系统中不同的处理器核心访问内存的速度可能不相同。
为了最大限度地提高系统性能,numa内存分配策略被引入到许多现代操作系统中。
在传统的对称多处理器(SMP)架构中,所有处理器核心共享同一总线和同一内存,这意味着所有核心可以以相同的速度访问内存。
然而,在大型多处理器系统中,由于总线的限制,访问远程内存可能会导致较高的延迟。
这就是为什么在numa架构中引入了不同的内存分配策略的原因。
numa内存分配策略的核心思想是将内存划分为多个区域,并将这些区域分配给相应的处理器核心。
每个处理器核心只能直接访问与之关联的区域,访问其他区域的内存需要通过远程访问。
这样可以减少远程访问的次数,从而降低延迟,提高系统性能。
在numa内存分配策略中,每个区域都有一个本地内存控制器,负责管理该区域的内存。
当一个处理器核心需要分配内存时,它会首先尝试从与之关联的本地区域分配内存。
如果本地区域的内存不足,处理器核心会尝试从其他区域分配内存。
这时就需要进行远程访问,通过总线或网络从其他内存控制器中获取内存。
numa内存分配策略的优点是可以减少远程访问的次数,从而降低延迟。
它适用于那些需要频繁访问本地内存的应用程序,例如数据库系统和科学计算。
另外,numa内存分配策略还可以提高系统的可扩展性,因为它可以有效地利用多处理器系统中的资源。
然而,numa内存分配策略也面临一些挑战。
首先,由于内存被划分为多个区域,不同的处理器核心之间可能存在内存不平衡的问题。
如果某个区域的内存消耗过大,而其他区域的内存空闲较多,就会导致性能下降。
为了解决这个问题,系统需要动态地重新分配内存区域。
numa内存分配策略需要操作系统和应用程序的支持。
操作系统需要了解系统的硬件拓扑结构,以便正确地分配内存区域。
应用程序需要使用特定的接口来访问本地内存,避免不必要的远程访问。
IBM数据中心存储解决方案
IBM数据中心存储解决方案随着数字化转型的推进,数据中心的存储需求不断增长。
为了满足这一需求,IBM提供了一系列强大的数据中心存储解决方案,以帮助企业高效地管理、存储和保护其不断增长的数据。
IBM FlashSystem 存储解决方案通过使用闪存存储技术,提供了极高的性能和可靠性。
它能够在毫秒级别上提供低延迟的访问速度,并支持高达数百万的 IOPS(每秒输入/输出操作数)。
其集中管理界面能够简化存储系统的配置和管理,同时它还提供了数据压缩和去重的功能,可以有效地提高存储容量利用率。
IBM Spectrum Scale 存储解决方案适用于大规模存储环境,能够处理海量数据的存储和管理。
该解决方案采用了并行文件系统技术,能够实现高性能、高可扩展性和高可靠性,并支持多种存储介质(包括磁盘、闪存和云存储)的无缝集成。
它还具备强大的数据保护功能,能够自动备份和恢复数据,以应对各种灾难恢复场景。
IBM Spectrum Virtualize 存储解决方案能够将不同存储设备(包括IBM 和第三方供应商的存储设备)虚拟化为一个单一的、易于管理的存储池。
它提供了灵活的数据迁移和层级存储功能,允许用户根据数据的重要性和访问频率将数据从高性能存储设备迁移到更经济的媒介。
该解决方案还支持块级和文件级的数据复制和恢复,以实现高级的数据保护和灾难恢复策略。
IBM Cloud Object Storage 存储解决方案是一种高度可扩展的云存储解决方案,适用于大规模的分布式存储环境。
它采用了分布式存储架构,能够将数据分散存储在不同的物理设备上,以提高存储的可靠性和扩展性。
该解决方案提供了多种数据访问接口,包括对象存储、文件存储和块存储,以满足不同工作负载的需求。
同时,它还具备高级的数据安全和隐私保护功能,可以满足合规性要求。
以上是IBM提供的一些主要的数据中心存储解决方案。
这些解决方案不仅能够满足企业不同规模和需求的数据存储需求,而且还提供了高性能、高可用性、高可靠性和高级的数据保护功能。
HungPham_AuctionAlgorithms_Nov01
wi = max {aij − pj } (second best object value).
j=ji
Non-termination error when γi = 0.
γi should be positive.
Nov 01, 2011
Auction Algorithms
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The Auction Process
Auction Algorithms
Dimitri P. Bertsekas
Massachusetts Institute of Technology Presenter: Hung T. Pham Nov 01, 2011
Nov 01, 2011
Auction Algorithms
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Outline
j
wi = max {aij − pj } (second best object value).
j=ji
Non-termination error when γi = 0.
γi should be positive.
Nov 01, 2011
Auction Algorithms
6 / 15
The Auction Process
The Author
/dimitrib/www/home.html
Got a PhD in system science at MIT in 1971. Is among top 100 most cited CS authors in CiteSeer. Is known for convex optimization, (approximate) dynamic programming, stochastic systems, and optimal control. Co-founded Athena Scientific, a publishing company.
memory allocation policy 内存分配策略 -回复
memory allocation policy 内存分配策略-回复Memory allocation policy refers to the strategy and set of rules followed by a computer system to manage and allocate memory resources. It determines how memory is assigned, utilized, and released by programs and processes running on the system. This article aims to provide a comprehensive understanding of memory allocation policies, their types, and their impact on overall system performance.To begin with, memory allocation policies are essential for efficient memory management in any computer system. The main objective of these policies is to maximize the utilization of limited memory resources while minimizing fragmentation and conflicts among different processes. Additionally, memory allocation policies play a crucial role in determining the fairness and responsiveness of a system to different tasks and user demands.There are several types of memory allocation policies commonly used in modern operating systems. The most fundamental policy is called fixed partition allocation. In this policy, the memory is divided into fixed-sized partitions, and each process is allocated a partition that best fits its memory requirements. However, thispolicy suffers from the limitation of fixed-sized partitions, resulting in internal fragmentation, where memory inside the partition remains unutilized.To address the limitations of fixed partition allocation, dynamic partition allocation was introduced. This policy overcomes the fixed-sized partition problem by allocating memory dynamically according to the process's actual memory requirements. It uses data structures like linked lists or binary trees to keep track of the free and allocated memory blocks. Dynamic partition allocation reduces internal fragmentation but can lead to external fragmentation, where free memory blocks become scattered and fragmented over time.To combat external fragmentation, another approach known as compaction is often used in memory allocation policies. Compaction involves moving the allocated blocks of memory together, leaving a large contiguous free memory space. However, compaction can be computationally expensive and may result in a significant delay in memory allocation operations.Another important memory allocation policy is called paging. Inthis policy, memory is divided into fixed-sized blocks called pages, and processes are divided into fixed-sized units called pages or page frames. The primary advantage of paging is that it can eliminate both external and internal fragmentation. However, it introduces overhead due to the need for page tables and additional memory accesses.A variation of the paging policy is known as virtual memory. Virtual memory is an abstraction that allows processes to access more memory than physically available in the system. It uses a combination of RAM and disk storage to swap pages in and out of memory as needed. Virtual memory greatly enhances the system's ability to run multiple processes simultaneously, as it provides an illusion of a larger memory space to each process.Apart from the aforementioned policies, there are other memory allocation strategies like buddy allocation, slab allocation, and first-fit, best-fit, and worst-fit allocation algorithms. These policies offer different trade-offs between memory utilization, fragmentation, and allocation speed, depending on the specific requirements of the system.In conclusion, memory allocation policies are vital for efficient memory management in computer systems. They determine how memory resources are assigned, utilized, and released. Various policies like fixed partition allocation, dynamic partition allocation, paging, compaction, and virtual memory have been developed to address different challenges and trade-offs. The selection of the appropriate memory allocation policy depends on factors such as the system's requirements, performance goals, and available hardware resources.。
memory order 详解 -回复
memory order 详解-回复"memory order 详解"在计算机科学中,内存顺序(memory order)是指计算机系统中对内存操作的执行顺序。
由于现代计算机系统的多线程和多核心特性,对内存操作的顺序对于保持程序正确性至关重要。
本文将详细介绍内存顺序的概念、作用和相关技术,以及如何正确地使用内存顺序来编写并发程序。
一、内存顺序的概念在单线程环境下,程序的执行顺序和各个操作的顺序是一致的,不会出现数据竞争和并发相关的问题。
然而,在多线程环境下,不同线程对共享内存的读写操作可能发生重叠,导致不可预测的结果。
内存顺序的概念就是为了规定在多线程环境下,对内存操作的执行顺序,以保持程序的正确性和一致性。
二、内存顺序的作用1. 程序的正确性:内存顺序规定了各个内存操作之间的执行顺序,保证了共享数据的可见性和一致性。
如果没有内存顺序,不同线程之间的内存操作可能会乱序执行,导致数据不一致的问题。
2. 性能优化:内存顺序的规定可以帮助编译器和处理器优化指令的执行顺序,以提高程序的性能。
编译器可以根据内存顺序的要求进行指令重排,而处理器可以根据内存顺序的指导进行乱序执行,以充分利用处理器的并行能力。
三、内存顺序的分类内存顺序根据对内存操作的排序规则和允许的重排序方式进行分类。
常见的内存顺序分类有:1. 顺序一致性(sequential consistency):所有内存操作按照程序的顺序执行,每个操作的结果对所有线程都是可见的。
这是最强的内存顺序,但也是最慢的。
2. 全局顺序(total store order):所有线程对共享内存的写操作按照发生的顺序执行,每个写操作对所有线程都是可见的。
读操作可以改变执行顺序,以提高性能。
3. 部分顺序(partial order):一些内存操作之间有确定的顺序关系,而另一些操作之间没有确定的顺序关系。
例如,读-写操作之间有确定的顺序关系,但写-读和写-写之间没有。
未命中价格方案
未命中价格方案
我正在分析一些代码,并使用cachegrind来获取执行中的缓存未命中数(l2和l3)。
我的问题是,如何根据缓存未命中确定等待缓存就绪的时间?
我想说“我的代码获得了90%的CPU利用率”
是否可以基于缓存研磨输出执行此操作?
最佳答案:
cachegrind只是模拟cpu上的执行,模拟缓存和分支预测器的行为。
要知道阻塞缓存的时间需要更多的信息。
具体来说,您需要知道何时可以推测执行,以及可以并行调度多少指令(以及如何同时协调内存访问)。
cachegrind无法做到这一点,任何可能严重依赖于处理器的工具(而缓存未命中与处理器的依赖性要小得多)。
如果您可以使用现代英特尔CPU,我建议您免费获取一份VTune(用于非商业用途)并查看它的说明。
它可以告诉处理器收集有关缓存未命中的数据,并将其报告给您,这样您就可以看到实际发生了什么,而不只是模拟。
它将为每一行代码为每条指令提供一个时钟,使用它,您可以看到哪些行在缓存上阻塞(以及阻塞的时间),它还可以为您提供cachegrind可以提供的所有其他信息。
大学英语六级模拟试卷433(题后含答案及解析)
大学英语六级模拟试卷433(题后含答案及解析)题型有:1. Writing 2. Reading Comprehension (Skimming and Scanning) 3. Listening Comprehension 4. Reading Comprehension (Reading in Depth) 5. Cloze 8. TranslationPart I Writing (30 minutes)1.Directions: For this part, you are allowed 30 minutes to write a short essay entitled My View on Postgraduate Craze. You should write at least 150 words following the outline given below:1. 目前考古正形成热潮2. 分析这股热潮产生的原因3. 你的看法My View on Postgraduate Craze正确答案:My View on Postgraduate Craze For many college students, at the beginning of each fall semester, they will repeatedly be haunted by pamphlet ad distributors employed by various postgraduate tutoring schools. Indicati 解析:本文要求考生就大学生热衷考研这一现象发表自己的看法。
在布局上,根据题目中给出的提纲来展开即可。
第一段指出考研热这种现象,可以从自己或者身边的同学说起,也可用其他的实例或报道来说明;第二段分析造成这股考研热潮的原因,比如圆名牌大学梦,逃避就业压力等;第三段阐明对这一问题的看法,并说明理由。
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Distributed Memory Auction Algorithms for the Linear AssignmentProblemLibor BuˇsDepartment of Computer Science and Engineering Czech Technical UniversityPrague,Czech Republicxbus@fel.cvut.czPavel Tvrd´ıkDepartment of Computer Science and Engineering Czech Technical UniversityPrague,Czech Republictvrdik@fel.cvut.czABSTRACTThe Linear Sum Assignment Problem(LSAP)consists infinding a minimum cost assignment of objects to per-sons given a cost matrix.We have developed a suite of distributed memory parallel auction algorithms(AA)forsolving the LSAP and implemented them in MPI-1on a PC cluster with a Myrinet network.The suite includes for-ward,reverse,and forward-reverse AAs,all with or without scaling the bidding increment.The subset of free persons acting in parallel in the auction can be chosen adaptivelyduring the computation and this feature,called block-size-adaptivity,allows to tune the parallel AAs for optimum per-formance.Our algorithms allow to solve large-scale LSAPinstances by allocating enough processors with sufficient total capacity of RAM memory,so that the effect of mem-ory swapping is eliminated.KEY WORDSDistributed Algorithm,Linear Sum Assignment Problem,Auction Algorithm,Linear Optimization1.IntroductionOne of the classic combinatorial optimization problems is the linear assignment problem.The task is tofind an opti-mal assignment of persons to objects.A specific type of the assignment problem depends on the interpretation of the optimality measure.In this paper,we consider the Linear Sum AssignmentProblem(LSAP).Its inputs are two distinct sets of per-sons and objects and a cost matrix,where is the cost of the assignment of object to person.TheLSAP output is a permutationsuch that is minimum.The LSAP can be also formulated using graph the-ory terminology as a minimum weight matching problem in bipartite graphs.It can also be defined as a0-1linear programming problem,i.e.,Ethernet.They used columnwise mapping of the cost ma-trix.The paper does not give any specific performance re-sults.Our understanding is that the results were disappoint-ing due to the slow interconnect and expensive broadcast and reduce operations and led the authors to a conclusion that a distributed memory implementation is not worth con-sidering.They have not considered the swapping issues for large instances of problems.In this paper,we describe a suite of truly distributed implementations of parallel AAs on a homogeneous dis-tributed memory parallel computer.We focus on large-scale and full dense LSAPs that would notfit into the main memory of a single computer.We propose several opti-mizations of the communication among processors.2.Auction algorithmsIn this section,we give a brief description of auction algo-rithms.For more details,we refer the reader to book[5]. The LSAP is defined as a minimization problem,but the AAs are usually described in the context of solving maxi-mization problems.We also use the maximization version, which is closer to real-world auctions.Both approaches are computationally equivalent.One can be transformed to an-other one by a simple transformationfor all.2.1Forward auction algorithmThe input of a forward auction algorithm(FAA)is a cost matrix and the output is vectorof object-person assignments.We also need array to store for each object its current price satisfying-complementary slackness(-CS)condition:for all.Initially,each object is unassigned and its price is.The main parameter of an FAA is the minimal increment in one bid denoted by.It has been shown in book[5]that for input instances with integer costs,the as-signment found by an FAA withare passed to the next phase,and the bidding resumes with empty assignment and old prices.That means,if,then the threshold size of the queue becomes zero,i.e.,the complete assignment is computed,since the theory guarantees that the assignment is optimal.The AAs that change the bidding increment in this way are called-scaled,those using constantProcessor stores locally submatrices such thatmod .The other data structures,i.e.,assign-ment vectorsand ,price vector ,profit vector ,and the queues of free persons and of free objects ,are replicated in local memories of allprocessors.iFigure 1.The cyclic diagonalwise mapping of among 4processors in our FRAA.The number in each cell determines the number of the processor in whose memory is stored.4.Experimental ResultsWe have written the algorithms in C ++using Myricom MPICH-GM implementation of MPI-1.The code was compiled with g++using the option -O2.4.1Computing environmentWe have evaluated the performance of our implementation of AAs on a 16node Linux cluster with a Myrinet network.Each node had Intel Pentium III processor at 733MHz with 256MB memory.Because the problem size of a sequen-tial AA on these nodes is limited to,we have evaluated the sequential algorithms on a Pentium III 1GHz processor with 1GB memory.To relate different frequen-cies of processors,we have multiplied the times achieved by the 1GHz processor by experimentally found factor 1.2.4.2Test cases and methodologyWe have tested the algorithms on the following types of dense input problems:RAND:–Each is a random integer from the inter-val ,where is an input constant,GEOM –First,random points in 2D squareare generated and each is assigned the inte-ger Euclidean distance between points and .All random values were generated by function using different random seeds for each run.4.3ResultsFirst,we have experimented with strategies for determin-ing the block size.The results were dependent on the ver-sion of the AA and also on the characteristics of input data.Our results show that for RAND input instances,the block size adaptivity based on the linear interpolation described in Section 3.2works quite well.An example of a dependency of the parallel time of FAA with RAND input data on the block size is shown in Table 1.All values of parallel times in the following text are in seconds.We have run the FAA on a 4processorcluster,the problem size was,the maximum cost ,and the block size for the threshold queue size was set to .1001665.6057.6859.8012850.58algorithmRAND 128100RAND 1650GEOM 16100GEOM450Table 2.Parameters for computing block size used infurther experiments.We have used in our code function MPIBidwith three components:the maximal value ,the second maximal value ,and the index of the best object for the current person in case of FAA.Our reduction oper-ation combines two structures (,,),(,,)to (,,)where is the maximal and the second max-imal value from the values ,,,,and is ifand otherwise.If block size is greater than1,MPIBid structures which is at least by one order of magnitude faster on our parallel clus-ter than a sequence of MPIBid structures in Gauss-Seidel versions.For example,MPIBid is only10times slower than MPIBid structure on our system.This is the main reason why the block-size-adaptive AA is faster than the pure Gauss-Seidel algorithm.The next set of experiments was to examine the speedups of various AAs for both kinds of input instances. Table3gives the running times of-scaled and unscaled AAs for RAND instances.We have not included results for unscaled FAA,because its performance strongly depends on the maximal cost and for large it works poorly.On the other hand,the-unscaled FRAAs for RAND instances outperforms both-scaled versions of FAA and FRAA.For sequential FRAAs,this observation was reported in pa-per[6].-scaledFAA FRAA187.4668.524310.3560.3816.836315.3895.9626.2412298.6493.9419.71Table3.Parallel times of AAs for RAND instances with size and maximal cost.Table4contains the running times of-scaled FAA and-scaled FRAA for GEOM input instances.From this table,we see that GEOM instances are much harder for the AAs.Because larger cost ranges may lead to longer’price wars’,-scaling is necessary to obtain reasonable perfor-mance and we do not consider-unscaled versions of AAs on GEOM data.The-scaled FAA achieves much worse speedups than-scaled FRAA,more specifically,there is no speedup for,but it is significantly faster.The speedups of the best methods for both instance types i.e.,-unscaled FRAA for RAND instances and-scaled FAA for GEOM instances,is depicted in Fig.2.We suppose that the speedup worsening for5processors com-pared to4processors is caused by dependency of the col-lective communication performance on.Table5summarizes the results of previous experi-ments in the context of varying problem size.We have al-ways chosen the minimal number of processors for which the datafit to their local memories and no swapping is needed.Table6gives the running times of the-scaled FAA with RAND data that do notfit into the memory of given-scaledFRAA 593.11211.25506.87608.98681.45613.28586.30RAND/FRAA2500 6.321155.20 750021.474211.25 1250028.0781088.04 1750083.61152062.77 Table5.Running times of the best AAs on instances of LSAP which stillfit into the RAM memories of nodes.300MB4300MB1102.25–21691.0223.883490.55865.54is of order or more,the communication and com-putation complexity can be comparable and this could pro-vide up to50%time improvement.However,this would require nonblocking collective communication operations, currently not available in the MPI library.Other future work will consist in investigating the best strategies for block size adaptivity.References[1]R.E.Burkard and E.C¸ela,Linear Assignment Prob-lems and Extensions,in P.M.Pardalos and D.-Z.Du(Ed.),Handbook of Combinatorial Optimization (Dordreck:Kluwer Academic Publishers,1999)75–149.[2]D.P.Bertsekas and D.A.Casta˜n on,Parallel syn-chronous and asynchronous implementations of the auction algorithm,Parallel Computing,17(6–7), 1991,707–732.[3]Ch.Sch¨u tt and J.Clausen,Parallel Algorithms for theAssignment Problem-an Experimental Evaluation of Three Distributed Algorithms,in P.M.Pardalos, M.G.C.Resende and K.G.Ramakrishnan(Ed.),Par-allel Processing of Discrete Optimization Problems (American Mathematical Society,DIMACS,1995) 337–351.[4]M.Brady,K.K.Jung,H.T.Nguyen,R.Raghavan andR.Subramonian,The Assignment Problem on Paral-lel Architectures,in D.S.Johnson and C.C.McGeoch (Ed.),Networkflows and matching(American Math-ematical Society,DIMACS,1993)469–517.[5]D.P.Bertsekas and J.N.Tsitsiklis,Parallel and Dis-tributed Computation:Numerical Methods(New Jer-sey:Prentice-Hall Inc,1989).[6]D.A.Casta˜n on,Reverse Auction Algorithm for As-signment Problems,in D.S.Johnson and C.C.Mc-Geoch(Ed.),Networkflows and matching(American Mathematical Society,DIMACS,1993)407–429.。