一種基于算力的性能動態分配優化方法及系統與流程

本發明涉及系統性能優化，具體地說，涉及一種基于算力的性能動態分配優化方法及系統。

背景技術：

1、一種基于算力的性能動態分配優化方法及系統旨在優化計算資源利用效率和提高任務執行效率，通過引入懲罰系數和動態權重調整因子，利用動態分層網絡資源優化算法和自適應競爭任務調度優化算法，實現系統性能動態優化和資源高效分配，采用反饋環動態調整機制，確保系統資源的最優利用和負載均衡。

2、現有的性能動態分配優化方法及系統不能實時響應復雜任務的需求變化以及優化資源利用率，且由于系統性能有限以及任務資源需求的緊迫，會導致關鍵任務不能及時響應并造成死鎖的問題，因此，提供一種基于算力的性能動態分配優化方法及系統。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種基于算力的性能動態分配優化方法及系統，以解決上述背景技術中提出的由于系統性能有限以及任務資源需求的緊迫，會導致關鍵任務不能及時響應并造成死鎖的問題。

2、為實現上述目的，本發明目的在于提供了一種基于算力的性能動態分配優化方法，包括

3、s1、將任務分類為三種類型，根據任務的緊急程度、資源需求和用戶設定的優先級進行評估，得出任務的優先級指數；

4、s2、實時監控系統的cpu、gpu、內存和存儲，當任意資源使用率超過預設閾值，觸發反饋機制，計算懲罰系數；

5、s3、觸發反饋機制時，利用動態分層網絡資源優化算法，將計算資源劃分為三個層次并動態調整每個資源節點的權重，根據任務優先級、依賴關系和系統負載情況，采用懲罰系數和動態權重調整因子，實時調整資源分配；

6、s4、采用自適應競爭任務調度優化算法，引入懲罰系數和任務依賴矩陣實時監控任務細胞的生命周期和競爭力指數，當任務細胞的競爭力指數超過閾值，利用反饋環動態調整機制，重新分配系統資源。

7、作為本技術方案的進一步改進，所述s1中，任務的三種類型為計算密集型任務、數據密集型任務和實時任務；

8、其中，所述計算密集型任務用于消耗cpu和gpu的計算資源；數據密集型任務用于消耗內存和存儲資源；實時任務是對延遲敏感有時間限制的任務；

9、所述根據任務的緊急程度、資源需求和用戶設定的優先級進行評估，得出任務的優先級指數，具體步驟如下：

10、s1.1、用戶設定任務優先級，設定任務緊急程度，任務所需資源量；

11、s1.2、定義動態權重系數、和，且滿足；

12、s1.3、計算每個任務的優先級指數：

13、

14、其中，為任務優先級的權重；為任務所需資源量的權重；為任務緊急程度的權重；

15、作為本技術方案的進一步改進，所述s2中，反饋機制具體如下：

16、預設閾值：為cpu、gpu、內存和存儲資源設定一個預設使用率閾值；

17、檢測邏輯：每次采集資源使用數據后，系統檢查所有資源的使用率是否超過預設閾值，如果任意一種資源的使用率超過，則觸發反饋機制；

18、其中，所述計算當前時刻的懲罰系數，具體方法如下：

19、

20、其中，為在時刻的cpu使用率；為在時刻的gpu使用率；為在時刻的內存使用率；為在時刻的存儲磁盤使用率；為懲罰系數增益，用于控制懲罰系數的增長速度；為在時刻所有資源使用率中的最大值。

21、作為本技術方案的進一步改進，所述s3中，動態分層網絡資源優化算法基于分層網絡模型所實現，通過分層管理、動態權重調整以及任務優先級計算，實時調整資源分配，具體步驟如下：

22、s3.1、將系統計算資源劃分為三個層次，包括基礎層、中間層和高級層；

23、s3.2、將所有任務分為三種類型的任務，包括計算密集型、數據密集型和實時任務；

24、s3.3、計算每個任務的優先級指數；

25、s3.4、監控每個任務在時刻的成功率和資源總消耗量，計算動態權重調整因子；

26、s3.5、構建任務依賴矩陣，并臨時更新資源節點的權重；

27、s3.6、根據更新后的資源節點權重實時進行資源分配。

28、作為本技術方案的進一步改進，所述s3.4中，計算動態權重調整因子，具體方法如下：

29、

30、其中，為在時刻任務的成功率；為在時刻任務的總資源消耗量。

31、作為本技術方案的進一步改進，所述s3.5中，臨時更新資源節點的權重，具體方法如下：

32、

33、其中，為在時刻任務在資源節點的權重；為在時刻可用的資源量；為在時刻任務的優先級指數；為在時刻任務的動態權重調整因子；為任務的依賴性總和；為在時刻資源節點上的資源需求總和；為在時刻任務的優先級指數；為在時刻任務的動態權重調整因子；為任務的依賴性總和。

34、作為本技術方案的進一步改進，所述s4中，自適應競爭任務調度優化算法基于自適應競爭模型和任務細胞模型，監控任務細胞的生命周期并計算任務細胞的競爭力指數，動態調度任務和優化資源分配，具體方法如下：

35、s4.1.1、將每個任務視為一個獨立的任務細胞；

36、s4.1.2、根據任務進展和資源消耗動態調整任務細胞的生命周期；

37、s4.1.3、結合任務的優先級指數、資源需求、依賴關系和系統負載情況計算任務細胞的競爭力指數。

38、作為本技術方案的進一步改進，所述s4.1.2中，根據任務進展和資源消耗動態調整任務細胞的生命周期，具體方法如下：

39、

40、其中，為初始生命周期；為在時刻任務的進展程度完成比例；為在時刻任務的資源消耗量；

41、所述s4.1.3中計算任務細胞的競爭力指數，具體方法如下：

42、

43、其中，為在時刻任務的優先級指數；為在時刻任務的資源需求量；為任務依賴矩陣和依賴任務狀態的加權和；為在時刻可用的資源量。

44、作為本技術方案的進一步改進，所述s4中，反饋環動態調整機制基于反饋控制原理和系統狀態監測技術，用于實時調整任務的優先級和資源分配策略，具體步驟如下：

45、s4.2.1、初始化反饋環機制，定義初級反饋環和次級反饋環；

46、s4.2.2、設定任務細胞的競爭力指數閾值；

47、s4.2.3、當任務細胞的競爭力指數超過閾值時，觸發初級反饋環調整，動態調整任務的優先級指數和資源分配策略，將調整后的任務優先級和資源分配結果反饋到任務細胞；

48、s4.2.4、通過次級反饋環，綜合評估所有任務細胞的狀態，動態調整全局資源分配策略；

49、s4.2.5、持續循環執行初級和次級反饋環調整，實時監控和調整任務優先級和資源分配，動態調整反饋環參數和閾值。

50、另一方面，本發明提供了一種基于算力的性能動態分配優化系統，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行計算機程序實現上述的基于算力的性能動態分配優化方法。

51、與現有技術相比，本發明的有益效果：

52、1、該基于算力的性能動態分配優化方法及系統中，引入懲罰系數和動態權重調整因子，利用動態分層網絡資源優化算法，可以將系統計算資源劃分為基礎層、中間層和高級層，針對不同優先級和計算需求的任務進行精細化資源分配，優化資源利用效率。

53、2、該基于算力的性能動態分配優化方法及系統中，通過自適應競爭任務調度優化算法和反饋環動態調整機制，實現實時調整任務優先級和資源分配策略，確保高優先級和緊急任務能夠迅速獲得所需資源，并通過全局調整系統資源分配策略，綜合考慮所有任務的狀態，確保系統資源的最優利用和負載均衡。