Интеллектуальное управление процессами (статья Кутепова), страница 4

отказ одного из модулей не приведет к аварийному завершению других модулей системы) и обеспечивает гибкость системы управления. Блок взанмодейсгвия с сервером управления формирует в результате действий пользователя команды и передает их через блок коммуникации блоку управ- леши конфигурациями ВС и формирует реакцию пользовательского интер<)зейса на пришедшие команды. Блок размещается на клиентской сгапцыи. Блок управления конфигурациями выполняет: 1) опрос состояния узлов ВС; 2) установку и запуск блоков коммуникации, нзмере:ше и обработку параметров загруженности, управление па вычислительных узлах; 3) перезапуск отказавших блоков ца вычислительных узлах; 4) инициализацию алгоритмов управления загруженностью ВС и планирования процессов па узлах; Блок управления конфигурациямп размещается па сервере управле<шя и взаимодействует через блок коммуникации со всеми остальными блоками и непосредственно с ОС на узлах и лок.<льпых серверах (рис.

2) через локальную сеть. Блок обработки параметров загружшпюсгц выполняет фильграцию, децимацшо и проп<озпрование поступающей на него от вычислительных узлов или локальных серверов информации. Этот блок размещается на всех вычислительных уз;шх и локальных серверах ВС. Оц взаимодсйаьу<т г<с<1ез блок коммуникации с блоками управле<ыя, измерения параметров загружеппосги и упр;шлшшя конфигурациями ВС. Блок измерения параметров за. Руж чцшсп< усганавливается на вычислнтслы<ых узл,, и цзш:- ряет и передает на блок обработки и: р<агзтрив загруженности требуемые параметры зш рух«ч и юсти компьютеров (см. разд.

4). Он связы«шрез блок коммуникации с блоками управлешш, обработки параметров загруженности и управлсшш конфигурациями ВС. Блок управления размещается <ш у~лак и локальных серверах ВС н предназначе«ди я орг;шцзацни запуска, приостановки н завершения ш,шолцения процессов согласно алгоритму, ош<сшшому в равд. 4, а также перемещения процессов между узлами ВС. Блок взаимодействует через блок коммуникации с блоками управления конфи<урацияьш ВС, измерения и обработки параметров загруженности. Блок ретрансляции сообщений, находящийся па %еЬ-сервере, осуществляет ретрапсляцшо сообщений, поступающих через Интернет от б:юка управления конфигурациями ВС через блок коммутации, и взаимодействует с ссрвером упрацлецш<, Данные механизм является альтернативой использования локальной сети (блок взаимодейстшш . сервером управления напрямую связан с блоком коммуш<кации через локальную сеть) и дает оозх<ожпосг< управлять выполнением процессов и «о~ фпгурцро.

ванием кластера удаленно через Ипзмрцст. Блок коммуникации устанавливается ца каждоь локальном сервере и узле н обеспечивает маршру тизацию сообщений между остальпыхш блокам~ системы. Схема передачи сообц<с<ош ас<шхрошшя. В управлении нижнего уровня чрсзвы шйш вахаю правильно разделить фуцкшш )правления которые должны выполнить коми,ютеры и сервер В наших проектах ~4, 5) функции плшшровшпц процессов и управления фронтом работ осущесгв лает каждый компьютер. Управленце загрух<с«по сгью группы компы<гаеров, рекопфш урпрова<шс~ ВС, администрированием и др.

Рсаллуст ссраср получая периодически данные о зшруженцосп< ~ состоянии компьютеров. Серверы в<иаш<х уровц .. выполняют аналогичную работу для под цглеццы им образований ВС. Управление компьютером об<"спс шв:шт сл<чб ющие функции: ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ Рис.

3. Организация выполиспия процессов в компьютере. планирование процессов, 5 ИЗВЕСТИЯ РАН. ТЕОРИЯ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ № 5 2007 контроль порождения и окончания процессов, реализацию взаимодействия их с другими процессами, в том числе находящимися на других компьютерах, измерение параметров загруженносги компьютера, их обработку, пропюзирование и передачу на сервер, передачу на сервер данных о своей работоспособности, реагирование на команды сервера. Сервер группы регулирует загруженность компьютеров ВС на основе значений параметров их загруженности, передаваемых каждым компьютером ВС серверу. Эта же логика разделения функций управления загруженностью ВС реализуется на следующем уровне иерархии управления ВС. 4. Ъ'правление процессами в компьютере. Рассмотрим, каким образом должно быть организовано управление процессами в рабочем компьютере ВС, Современные ОС обеспечивают мультизадачный режим, используя для этого дисциплину поквангового циклического обслуживангля процессов (задач), которая дает преимущество во времени обслуживания "коротким" процессам.

Это существенно, если пользователь наряду с выполнением своих программ выполняет отладочные и другие процедуры и на свои короткие задачи хотел бы получать быстрый ответ. Заметим, что в режиме пакетной обработки, где зта проблема не стоит, квантование не требуется, поскольку увеличивает накладные расходы на переключение процессов. По-видимому, соображения унификации привели к тому, что циклическое поквантовое обслуживание про- цессов было оставлено в ОС как единственная возможность. На рис, 3 приведена схема организации обслуживания процессов в компьютерах ВС, уч!ггывающая указанную специфику работы ОС. Эта схема с небольшими модифнкацнямп осщстся справедливой и для многоядерных узлов с той:шшь ризницей, что вместо одного используется несколько процессоров. На атом рисунке программ пи и блок измерения (ИЗ), взаимодействуя с ОС, выполняет функции периодического измерения, усрсдисппя и прогнозирования параметров загруженпосп! (см.

разд. б) компьютера, наиболее важными пз которых явля!отея: сз(!) — загруженность йго компьютера в момепз г, определяемая по загружешюстц его процессора (доля времени его полезной работы), Х; (!) — интенсивность обхюнов страницами с дисковой памятью, Х," (~) — интенспвносгь мс ккомпыогсрпых обменов, 7; (!) — ллнтепснвцост! появлсшш команд ввода- вывода в выполняемых процесс, х, к!(!) — свободная ппылп'! Компьютера, А!олк(!) — множество ожпдшощ!!и выполнения (!з процессов.

Выполняя параллслы!у!о программу, интер- претатор (ИН) отслежшшст:!орождасмые про- цессы, часть из которых размещается в очереди А!о!к ожидающих выполнения процессов, а другая часть А!дк — — А!! ! л Аз !..л Ф! 02 лрл ! л А!, образует подмножество активных процессов, находящихся в различных фазах своего выполнения. КУТЕПОВ Тамилина 1 Использование процессораразными процессами, % Затребованный объем памяти обоими процесса- ми, Мбайт Интенсив- ность свопин- га, стр/с общее 220 390 1320 2200 100 100 8 10 50 0.02 1 1 50 97 1 1 900 1000' 1100 1200 ИЗВЕСТИ5! 1~АН. '1ЕОВИЯ И СИСГЕМЫ УПРАВ,!Н11!и Л! 5 0007 В очередях >х„Жз, Ф4 и Ф~ размещаются процессы, ожидающие выполнения на процессоре (ПР), обмена с дисковой памятью (Г)), межкомпыотерного обмена (МК) и ввода-вывода (ВВ) соответственно В очереди !"5!з сосредоточена часть процессов из А(4х, которые планировщик (ПЛ) переводит в состсяние отложенных с целью регулирования загруженности процессора (см.

далее). Далее, когда мы говорим о состояниях выполпеши пРоЦесса, в А!1, А!з, А!4 и Ф, включаютсЯ также процессы, находящиеся в состоянии выполнения соответствующими устройствами ПР, 13 МК и ВВ. Полагая, что процессы выполняются ПР циклически путем выделения им определенного ОС кванта времени, процесс может быль также возвращен в конец очереди М1, если он исчерпает выделенный ему квант времени (рис. 3). На рис. 3 не отражены действ!и, связанные с приемом данных от других компьютеров ВС, что на практике также приводит к увеличению нагрузки па управление каналами компьютера (МК) и сами каналы.

Перейдем к рассмотрению стратегии плапирот л ваиия процессов на компьютере. Напомним, что критерием ее эффективности является загруженность ПР полезной работой или простой ПР. Назовем уровнем м!югозадачности Фл!з(!) компьютера в момент времени ! количество процессов в )упз = Ф; с! Фз ! ! А!з л.> А!4 ~ Ф>, которые либо выполняются в данный момент соответствующим устройством, либо ожидают своего выполнения, Если Мл>з(!) мало, то существует вероятность того, что все эти процессы окажутся в очередях 1>1>, А!4 и А!5, и если очередь А1> пуста, это приведет к простою процессора. С другой стороны, простой процессора будет увеличиваться, если >>5мз(!) становится излишне большим, что сопровождается заметным увеличением частоты обл!снов между оперативной и дисковой памятью, а также, возможно, и частоты межкомпьютерпых обменов.

В начале 60-х годов в связи с тем, что в'вычислительных машинах была реализована сначала страничная, а затем сегментно-страничная виртуальная организация памяти, а также в связи с переходом от однопрограммного режима работы к многопрограммному, проблема определения оптимального числа выполняемых прОграмм стала ОДИОй из цеп- тральных, учитывая небольшой обьсм оперативной памяти. При этом надо было пыгп! ответы па два главных вопроса: как форлп!ро!5>!т! шожесгво попеременно вымол!иемых програл!л! (а пашем случае множество Иц>1) и каким образом управлять сграничной пашггью7 Второй вопрос, по сути, ставит под сомнение правильность посгршш пюго замещения стршшц в операт!шпой па!.итп, основы!- ного на алгоритме 1 11(), — удалсшш пз пам>!т!! прп замещении страницы с паиболышм! шпервалом времени до последнего обращеши !.