【PPT】分布式调度.
《分布式并发》课件
分布式事务具有高可用性、高性能、一致性和可靠性等特点。
分布式系统的消息队列
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消息队列的概念
在分布式系统中，各个节点之间需要进行通信和 数据传输，消息队列是一种重要的通信手段。
消息队列的实现方式
消息队列可以通过Kafka、RabbitMQ、 ActiveMQ等中间件来实现。其中，Kafka在大 数据和实时计算领域应用广泛。
缓存淘汰策略
根据系统负载和数据访问情况， 选择合适的缓存淘汰策略，如 LRU（Least Recently Used）、 LFU（Least Frequently Used） 等，可以提高缓存的利用率和系 统的性能。
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分布式并发案例分析
案例一：高并发电商系统的架构设计
高并发电商系统的架构设计
随着互联网的发展，电商系统面临着高并发的挑 战。为了应对这种挑战，可以采用分布式架构、 缓存策略、负载均衡等技术手段，提高系统的并 发处理能力和稳定性。
并行编程模型
使用并行编程模型，如OpenMP、MPI等，可以简化并行编程 的复杂性，提高代码的可扩展性和可移植性。
分布式缓存技术
分布式缓存技术
通过将数据缓存在多个节点上， 以提高系统的响应速度和并发性 能。
缓存一致性协议
使用缓存一致性协议，如 Memcached协议、Redis协议等 ，可以保证缓存数据的实时性和 一致性。
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锁与同步机制
在并发编程中，为了避免多个线程同时访问同一资源而引发的问题，需要使用锁和同步机 制来控制资源的访问。锁可以保证同一时间只有一个线程可以访问某个资源，而同步机制 则可以协调多个线程之间的执行顺序。
并发编程的常见模式与技术
生产者消费者模式
分布式控制系统概述PPT课件
DeviceNet
Foundation Fieldbus
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第二节 DCS组成
2.操作站： 完成人机界面功能、供操作员操作监视。
1. 画面种类：流程图、总貌、控制组、调整趋势、 报警归档等。
2. 宝钢高炉控制系统：800多幅流程图画面（操 作）、200多幅报警画面。
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第二节 DCS组成
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本章知识点
第一章 概述
1.分布式控制系统的概念 2.分布式控制系统的组成、结构 3.分布式控制系统的特点 4.分布式控制系统的体系结构
和技术特点 5.分布式控制系统的发展
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第一节 DCS概念
一、概念
• 分布式计算机控制系统又称集散控制系统，简称 DCS（Distributed Control System)
工厂停工，重则导致设备的损坏甚至发生火灾、爆炸
等恶性事故，这就是所谓“危险集中”。
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☞而采用一台计算机工作、另一台计算机备用的双机双 工系统，或采用常规仪表备用方式，虽可提高控制系 统的可靠性，但成本太高，如果工厂的生产规模不大， 则经济性更差，用户难以接受。因此，有必要吸收常 规模拟仪表和计算机控制系统的优点，并且克服它们 的弱点，利用各种新技术和新理论，研制出新型的控 制系统。
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☞20 世纪 70 年代初，大规模集成电路的问世及微处理 器的诞生，为新型控制系统的研制创造了物质条件。 同时，CRT 图形显示技术和数字通信技术的发展，为 新型控制系统的研制提供了技术条件，现代控制理论 的发展为新型控制系统的研制和开发提供了理论依据 和技术指导。根据“危险分散”的设计思想，过去由 一台大型计算机完成的功能，现在可以由几十台甚至 几百台微处理机来完成。各微处理机之间可以用通信 网络连接起来，从而构成一个完整的系统。
什么是分布式调度_西安光环大数据培训机构
什么是分布式调度_西安光环大数据培训机构分布式调剂是在单机的基础上成长起来，在综合斟酌高可用、高效率、分布式合作的配景下慢慢演进的调剂方法，从单点调剂到分布式合作是一个质变的进程，这个进程涉及到很多在单机其实不存在的特性，上面针对重点睁开聊下：2.1 调剂器去中间化&高可用涉及到分布式调剂的合作，就必要有调剂中间节点，同时要包管高可用的目标就必要调剂中间节点是多节点宣布，主备的方法去单点依附。
2.2 宿主抉择分布式调剂在任务执行阶段，能够在目标宿主中停止全体执行、N选M （N>=M>=1）的抉择，宿主机具备雷同类型任务互备的机制，在MPP(Massively Parallel Processor)架构中尤其罕见，把大任务分而治之疾速完成。
也存在场景（好比外卖给商户结算）为了一致性和准确性只能由一台主机停止执行，而且必要胜利执行。
主动抉择战略：宿主的主动抉择机制一样平常能够随机或许依照次序抉择战略，也能够依照以后宿主机停止的任务执行数目标方法停止惯例的调剂分派。
固然，也能够停止高档的操纵，参照宿主机的处置才能（吞吐量和相应光阴）、资本利用情况（CPU、Memory、Disk I/O、Net I/O等）停止反应机制的静态分派。
后者必要有会合节点存储以后宿主机的处置才能、资本情况，便于在决议计划抉择中供给参照。
自动抉择战略：宿主的自动抉择具备加倍丰硕的推举战略，任务鄙人到达详细算子时，会比拟明白的界说出以后任务必要由若干个宿主参与执行，经由进程zookeeper的分布式锁来完成锁的抢占机制，抢占胜利则执行，不然废弃。
这类推举战略让宿主机得到了更多的参与，降低了对调剂器的依附。
这类自动抉择的方法，防止主动抉择因不具备执行前提被选中，在执行的才能在光阴上的消耗。
2.3 任务故障转移调剂任务的从任务级别job到transformer、operator，全部链条都存在详细部分失败的情况，调剂器必要在原目标宿主机重试和失败后转移到其余备宿主机的功效，最大力度的包管任务被胜利执行。
分布式调度系统架构设计
分布式调度系统架构设计随着云计算和大数据技术的快速发展，分布式调度系统成为了现代计算和数据处理的关键组成部分。
分布式调度系统可以帮助企业高效地管理和调度大规模的计算任务，提升计算资源的利用率和处理能力。
本文将探讨分布式调度系统的架构设计及其关键特性。
一、分布式调度系统架构概述分布式调度系统是一个由多个调度节点组成的集群，每个调度节点都负责管理和调度一部分计算任务。
其核心目标是通过合理的任务调度算法，将任务分配给最适合的计算节点，并在整个集群中实现负载均衡和故障容错。
分布式调度系统的架构设计需要考虑以下几个关键方面：1. 高可用性：分布式调度系统需要具备高可用性，即在节点故障或网络异常等情况下能够保证系统正常运行。
为了实现高可用性，可以采用主从架构或者多主架构，通过节点间的心跳检测和故障切换等机制来实现故障转移和容错。
2. 可扩展性：随着任务规模的增大，分布式调度系统需要具备良好的可扩展性，即能够方便地增加或减少调度节点以适应不同规模的任务负载。
为了实现可扩展性，可以采用分布式存储和分布式计算等技术，将任务和计算资源分布到不同的节点上，并通过消息队列等机制实现节点间的协作和通信。
3. 资源管理：分布式调度系统需要能够有效地管理和调度计算资源，包括CPU、内存、存储等资源。
为了实现资源管理，可以采用容器化技术，将任务封装成容器，并通过资源调度器对容器进行调度和管理，以实现资源的合理分配和利用。
4. 弹性调度：分布式调度系统需要具备弹性调度的能力，即能够根据任务的优先级和紧急程度动态调整任务的调度顺序和执行时间。
为了实现弹性调度，可以采用预测模型和动态调度算法，根据任务的特性和系统的负载情况进行实时调度和优化。
二、分布式调度系统的关键组件1. 调度器（Scheduler）：调度器是分布式调度系统的核心组件，负责根据任务的优先级和资源的可用性，将任务分配给最适合的计算节点。
调度器需要实时监测系统的负载情况，并根据任务的特性和系统的资源情况做出调度决策。
分布式资源调度系统
分布式资源调度系统引言随着互联网的快速发展和信息技术的进步，大规模分布式系统已经成为各个领域中不可或缺的一部分。
这些系统通常涉及大量的计算、存储和网络资源的管理和调度。
为了有效地利用这些资源，提高系统的性能和可靠性，分布式资源调度系统应运而生。
本文将探讨分布式资源调度系统的设计原理、关键技术和应用场景。
一、设计原理分布式资源调度系统的设计原理主要包括任务调度和资源调度两个方面。
任务调度是指根据任务的优先级和需求约束，将任务分配给可用资源节点的过程。
资源调度是指根据任务的资源需求和节点的资源状态，将任务分配到最适合的节点上的过程。
任务调度通常包括任务的优先级排序、任务状态监测和任务分配三个步骤。
优先级排序是根据任务的重要性和紧急程度，确定任务的执行顺序。
任务状态监测是实时监测任务状态的变化，根据任务的进度和完成情况，对任务进行调度。
任务分配是根据任务的资源需求和可用资源节点的资源状态，将任务分配给一个合适的节点执行。
分布式资源调度系统通过任务调度的策略和算法，实现任务的高效、公平和合理调度。
资源调度是根据任务的资源需求和节点的资源状态，将任务分配到合适的节点上执行。
资源调度通常包括资源的发现、资源状态收集和资源匹配三个步骤。
资源的发现是指自动发现和注册所有的计算、存储和网络资源节点。
资源状态收集是实时收集节点的资源状态信息，包括CPU、内存、带宽等资源的使用情况。
资源匹配是根据任务的资源需求和节点的资源状态，找到一个最适合的节点分配任务。
通过资源调度的策略和算法，能够实现资源的高效利用和负载均衡。
二、关键技术分布式资源调度系统的关键技术主要包括任务调度算法、资源发现和注册、资源状态收集和预测、资源匹配和负载均衡等。
1. 任务调度算法任务调度算法是根据任务的优先级和约束条件，通过计算和评估任务的执行顺序，将任务分配给可用资源节点的关键。
常用的任务调度算法有最短作业优先算法、最早截止时间优先算法、最小剩余时间优先算法等。
第四章--调度PPT课件
系统在给定的时间内能响应所有用户的请求。
例子
四个进程A,B,C,D依次进入就绪队列（同时到达），4个 进程分别需要12、5、3和6个时间单位，图4－9是时间 片q＝1和q＝4时运行情况
图4-9 轮转法q=1和q=4时进程运行情况
表4-5 RR调度算法的性能指标
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4.5.6 多级队列法（Solaris 2）
多级队列（Multilevel Queue）调度算法把就绪队列划 分成几个单独的队列，根据进程的某些特性，如占用内存 大小、进程优先级和进程类型，永久性地把各个进程分别 链入不同的队列中，每个队列都有自己的调度算法。
图4-11 多级队列调度
4.5.7 多级反馈队列法 MFQ
第4章 调 度
1
操作系统中离不开调度。所谓调度，就是选出 待分派的作业或进程。
多道系统中，处理机调度决定了吞吐量、周转 时间、响应时间等运行性能。处理机调度是操 作系统设计的中心问题之一。
处理机调度分为作业调度（高级调度）、进程 挂起与对换（中级调度）和进程调度（低级调 度）三级。
2
主要内容
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4.3 进程调度
进程调度也叫低级调度 进程调度程序也叫低级调度程序，它完
成进程从就绪状态到运行状态的转换。 将一台物理CPU虚拟成多台CPU
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4.3.1 进程调度的功能
（1）保存现场
进程放弃CPU时，进程调度程序需将现场信 息保存到PCB中
（2）挑选进程 （3）恢复现场
为选中的进程恢复现场信息，把CPU控制权 交给该进程。
例如，考虑表4-2给出的 一组作业（它们同时提交 到系统）。
表4-2 一组作业列表
分布式调度系统的实现及其应用
分布式调度系统的实现及其应用分布式调度系统是一种用于协调和管理分布式系统资源的软件系统。
它可以帮助用户在分布式环境下有效地进行任务调度和资源管理，从而提高系统的性能和资源利用率。
本文将从分布式调度系统的概念、实现原理、主要特点和应用实例等方面进行介绍。
一、分布式调度系统的概念分布式调度系统是一种用于协调和管理分布式系统资源的软件系统。
它可以帮助用户在分布式环境下有效地进行任务调度和资源管理，从而提高系统的性能和资源利用率。
分布式调度系统通常包括以下几个核心模块：资源管理模块、任务调度模块、存储模块和通信模块。
资源管理模块负责管理系统中的各种资源，包括计算资源、存储资源和网络资源等。
它可以根据系统的负载情况和用户的需求来动态地分配和调度资源，以满足不同任务的执行需求。
任务调度模块负责将用户提交的任务分配给系统中的各个节点进行执行，并监控任务的执行进度和状态。
它可以根据任务的优先级和资源需求等因素来做出合理的调度决策，以提高系统的性能和任务的执行效率。
存储模块负责管理系统中的数据和文件，包括对数据的存储、备份、恢复和访问等操作。
它可以根据数据的访问模式和访问频率等因素来做出合理的存储决策，以提高系统的数据访问效率和可靠性。
通信模块负责系统中各个节点之间的通信和协作，包括对任务的分配、执行状态的汇报、数据的传输和节点的管理等操作。
它可以根据系统的拓扑结构和网络的负载情况等因素来做出合理的通信决策，以提高系统的通信效率和可靠性。
分布式调度系统的实现原理分布式调度系统的实现主要依赖于以下几个关键技术：1.分布式存储技术分布式调度系统需要对系统中的数据和文件进行有效地管理和存储。
它通常采用分布式存储技术来实现对数据的分布式存储、备份和访问等操作，以提高系统的数据访问效率和可靠性。
常用的分布式存储技术包括分布式文件系统、分布式数据库和分布式缓存等。
2.分布式计算技术分布式调度系统需要对系统中的计算资源进行有效地管理和调度。
架构设计中的分布式任务调度与协调
架构设计中的分布式任务调度与协调在现代软件系统中，架构设计是至关重要的一环。
而在大型软件系统或分布式系统中，任务调度与协调更是一个关键的挑战。
本文将探讨分布式任务调度与协调的架构设计，并讨论其中的挑战和解决方案。
一、背景介绍在分布式系统中，任务调度与协调是实现任务分配和资源管理的关键技术。
当一个任务需要在多个节点上执行时，任务调度器必须决定将任务分配给哪些节点，并确保任务的正确执行和资源利用率的最大化。
二、任务调度的挑战分布式任务调度面临着多个挑战，包括任务分配、负载均衡、容错性等方面。
1. 任务分配：当任务需要在多个节点上执行时，任务调度器需要决定如何将任务分配给不同的节点。
这涉及到任务调度策略的选择，例如基于优先级、基于负载情况或基于网络拓扑的调度策略。
2. 负载均衡：在分布式系统中，不同节点的负载情况可能不同。
任务调度器需要实现负载均衡，以保证任务能够均匀地分配给各个节点，避免出现某些节点负载过重而导致性能下降的情况。
3. 容错性：在分布式系统中，节点故障是常见的情况。
任务调度器需要具备容错性，能够检测节点故障并重新分配任务到其他可用节点，以确保任务的正确执行和系统的可用性。
三、任务协调的挑战除了任务的调度外，任务协调也是一个关键的挑战。
任务协调涉及到任务之间的依赖关系和执行顺序的确定。
1. 任务依赖：在分布式系统中，任务之间可能存在依赖关系。
例如，某些任务需要等待其他任务的执行结果才能开始执行。
任务调度器需要解决任务之间的依赖关系，确保依赖的任务在其所依赖的任务完成后再进行调度和执行。
2. 执行顺序：在任务协调过程中，任务调度器还需要确定任务的执行顺序。
有些任务可能需要按照特定的顺序执行，例如先进行数据准备，然后才能执行计算任务。
任务调度器需要基于任务之间的依赖关系来确定任务的执行顺序，以保证任务能够正确地执行。
四、解决方案为了解决分布式任务调度与协调的挑战，可以采用以下几种解决方案：1. 任务调度算法：设计合适的任务调度算法是解决任务分配和负载均衡的关键。
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2019/6/11
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第十章 分布式调度
10.1 调度算法概述
调度算法的目标和有效性评价
次优的调度算法分为两类： 近似的次优调度算法：在近似次优调度方法中，负载
分配算法仅搜索一个解空间的子集，当寻找到一个好 的解时，终止执行。使用近似的次优调度算法必须能 够判定所得到的解是否是可以被接受的，也就是说， 必须能够确定最优解和次优解之间的近似程度。 启发式的次优调度算法：使用比较简明的规则和一些 直觉的规则来进行调度。这些启发式的规则往往是不 能证明其正确性，在特定情况下可能还是错误的，但 是在绝大多数的情况下是能够被接受的。
务在处理、同步和通信方面的需求，以及硬件的处理 和时间特性的基础上才能实现。 实际的应用很难实现，特别是需要获知的信息处
于动态变化的情况下。 即使在这些需要的信息都是可以预见的情况下，
常用的调度问题仍然是一个NP难题。 调度的复杂性将随调度需要考虑的任务和约束特
性的数量呈现出指数增长。
2019/6/11
近似调度
启发式调度
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第十章 分布式调度
10.1 调度算法概述
调度算法的分类
对于大量的实时调度方法而言，还存在着其他一些 划分方法：
抢占式(preemptive)和非抢占(non-preemptive) 调度：对抢占式调度算法，正在运行的任务可能被其 他任务所打断。而后者一旦任务开始运行，该任务只 有在运行完成而主动放弃CPU资源，或是因为等待其 他资源被阻塞的情况下才会停止运行。
实时内核大都采用了抢占式调度算法，使关键任务能 够打断非关键任务的执行，确保关键任务的截止时间 能够得到满足。
2019/6/11
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第十章 分布式调度
10.1 调度算法概述
调度算法的分类
适应性(Adaptive)和非适应性(Non-Adaptive)调 度：非适应性调度算法只是用一种负载分配策略，不 会根据系统的反馈而改变自己的行为。适应性调度算 法能够根据系统的反馈调整自己的行为，采用不同的 负载分配策略。
2019/6/11
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第十章 分布式调度
10.2 静态调度
任务划分与分配
任务划分的方法
关键路径划分：主要思想是在给定的任务优先图中垂直或者水 平划分。关键路径(最长路径)的概念常常在垂直划分中使用。 水平划分把给定的任务分成若干层，任务的优先级由它们所在 的层次决定。
任务优先图又称为有向无环图(DAG)，每个链接定义了任务间的 优先关系。节点和链接上的标记表示任务执行时间和任务完成后 启动后续任务所需的时间间隔。
任务交互作用图中，链接定义了两个任务间的相互关系。每个链 接赋予一对数，表示这两个任务在同一个处理机上时的通信开销 和在不同处理机上时的通信开销。
负载共享(Load Sharing)：它的目标仅仅是防止 某个处理机上的负载过重。
2019/6/11
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第十章 分布式调度
10.1 调度算法概述
调度算法的目标和有效性评价
从调度算法的有效性来看，调度算法分为最优调度 算法和次优调度算法。 从理论上来说，最优调度只有在能够完全获知所有任
第十章 分布式调度
主讲 陈志刚 教授
第十章 分布式ห้องสมุดไป่ตู้度
10.1 调度算法概述
调度算法的分类
Casavant和Kuhl对调度算法做了如下分类：
调度算法
局部调度
全局调度
静态调度
动态调度
次优化调度
优化调度
分散式调度
集中式调度
近似调度
启发式调度
协作式调度
非协作式调度
优化调度
次优化调度
2019/6/11
一个适应性调度算法是许多种调度算法的集合，根据 系统的各种参数来选择一种合适的算法。
2019/6/11
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第十章 分布式调度
10.1 调度算法概述
调度算法的目标和有效性评价
分布式调度的基本目标是尽快得到计算结果和 有效地利用资源。其具体目标有2个：
负载平衡(Load Balancing)：它的努力目标是维 持整个分布式系统中各个资源上的负载大致相同。
2019/6/11
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第十章 分布式调度
10.2 静态调度
静态调度算法是根据系统的先验知识做出决策。运行时 负载不能重新分配。
设计调度策略时要考虑的三个主要因素是处理机的互 连、任务的划分和任务的分配。通常用图模型表示任务和 处理机的结构。
我们用任务优先图或者任务交互作用图对任务集合建模。
第十章 分布式调度
10.2 静态调度
任务划分与分配
任务划分的一个主要目标就是尽可能消除处理器间通信 引起的开销。
一个给定任务划分的粒度被定义为任务的计算量与通信量的比值。 粒度太大，就会降低并行度，因为潜在并行任务可能被划分进同 一个任务而分配给一个处理器。粒度太小，进程切换和通信的开 销就会增加。
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第十章 分布式调度
10.1 调度算法概述
调度算法的目标和有效性评价
选择调度算法时，通常需要综合考虑如下因素 通信代价：这个参数考虑了向一个给定的节点传送或 者从一个给定节点接收一个报文所花费的时间，更为 重要的是必须考虑为一个进程分配一个执行地点而引 起的通信代价。 执行代价：这个参数反映的是将一个进程分配到一个 指定的执行节点，在这个节点的执行环境下，执行这 个程序所需的额外开销。 资源利用率参数：表明基于分布式系统当前各个节点 的负载情况，给一个进程分配的执行节点是否合适。
2019/6/11
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10.2 静态调度
T1 2
1
T2 1
1
1
T3 4
2 T4
2
2
T5 4
(a) 任务优先图
第十章 分布式调度
T1 2
1,4
1,5
T2 3
4 T3 1,4
1,3
1,5
T4 2 1,4
3 T5
(b) 任务相互作用图
2019/6/11
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