Розробка програмного модуля адаптивного балансування навантаження між ядрами процесора на основі алгоритму Round Robin

Abstract

У роботі розглянуто проблему нерівномірного розподілу навантаження між ядрами процесора в багатоядерних обчислювальних системах та її вплив на ефективність виконання процесів. Проведено аналіз існуючих алгоритмів планування процесів – класичного Round Robin та Dynamic Quantum Round Robin – і встановлено їх основні обмеження в умовах інтенсивного навантаження та масштабування кількості ядер. Запропоновано гібридний алгоритм A²L-RR (Адаптивний Round Robin з урахуванням навантаження та плаваючим коефіцієнтом α), який поєднує динамічний квант часу з коефіцієнтом α, що обчислюється методом експоненційного ковзного середнього, та механізм балансування навантаження на основі викрадення задач. Розроблено програмний модуль симуляції планування процесів та проведено порівняльне експериментальне дослідження трьох алгоритмів при різній кількості ядер та різному рівні навантаження. У ході експериментів досліджено вплив кількості ядер і рівня навантаження на середній час очікування процесів, загальний час виконання та нерівномірність завантаження ядер. Отримані результати підтвердили ефективність запропонованого алгоритму в умовах високого навантаження: при чотирьох ядрах досягнуто покращення рівномірності завантаження до 65 - 77,7% порівняно з Dynamic Quantum Round Robin при конкурентному часі очікування процесів.