本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)，尤其涉及基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有研究學(xué)者將自適應(yīng)調(diào)度系統(tǒng)通過算法遷移到硬件加速，減少了cpu資源的占用和計(jì)算資源的消耗，成功將外部系統(tǒng)與自動(dòng)化設(shè)備相互協(xié)同調(diào)度，對(duì)于數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算平臺(tái)等分布式環(huán)境，有效的資源調(diào)度管理對(duì)于提高系統(tǒng)的性能和效率至關(guān)重要，對(duì)于外部系統(tǒng)和自動(dòng)化設(shè)備通過智能調(diào)度來優(yōu)化資源使用，保證服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)降低能耗，通過對(duì)軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)定位的高精度與低功耗，提升系統(tǒng)響應(yīng)性和數(shù)據(jù)吞吐量。但是大多沒有解決如何通過獲取工作數(shù)據(jù)區(qū)分系統(tǒng)狀態(tài)和預(yù)測任務(wù)需求以動(dòng)態(tài)調(diào)度軟硬件的任務(wù)資源，并確定任務(wù)調(diào)度策略以驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化設(shè)備執(zhí)行任務(wù)，同時(shí)根據(jù)反饋信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)調(diào)度策略。

2、如公開號(hào)為cn117271087a的中國專利公開了一種軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)。包括：通用處理器、任務(wù)依賴同步裝置、硬件調(diào)度裝置、打包命令調(diào)度執(zhí)行裝置以及數(shù)據(jù)處理裝置；通用處理器用于通過內(nèi)置的調(diào)度軟件，將具有依賴關(guān)系的各依賴子任務(wù)發(fā)送至任務(wù)依賴同步裝置；任務(wù)依賴同步裝置用于將處于依賴關(guān)系解除狀態(tài)且滿足硬件調(diào)度條件的待執(zhí)行子任務(wù)發(fā)射到硬件調(diào)度裝置；硬件調(diào)度裝置用于將與每個(gè)待執(zhí)行子任務(wù)匹配的任務(wù)啟動(dòng)命令發(fā)送至打包命令調(diào)度執(zhí)行裝置；打包命令調(diào)度執(zhí)行裝置用于生成與待執(zhí)行任務(wù)的任務(wù)啟動(dòng)命令匹配的啟動(dòng)操作序列，并將與啟動(dòng)操作序列中的每個(gè)啟動(dòng)操作匹配啟動(dòng)子命令依次發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置。采用上述技術(shù)方案，能夠有效提高任務(wù)調(diào)度的性能。

3、如授權(quán)公告號(hào)為cn117389712b的中國專利公開了一種gpu多線程調(diào)度管理系統(tǒng)，屬于計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，包括線程調(diào)度模塊、線程配置模塊、軟件配置模塊及斷點(diǎn)存儲(chǔ)模塊；線程調(diào)度模塊配置于gpu芯片中，線程調(diào)度模塊包括第一線程調(diào)度模塊和第二線程調(diào)度模塊；線程配置模塊與第一線程調(diào)度模塊連接，軟件配置模塊和斷點(diǎn)存儲(chǔ)模塊分別與第二線程調(diào)度模塊連接。通過gpu芯片軟硬件協(xié)同的調(diào)度機(jī)制，提出了一種高效的多線程調(diào)度實(shí)現(xiàn)方案，該方案只需要軟件對(duì)每個(gè)線程做初始化和配置，gpu芯片自動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度和線程切換，極大減小了多線程調(diào)度的時(shí)間，提高了多線程調(diào)度的執(zhí)行效率，可廣泛用于系統(tǒng)多線程管理和調(diào)度。

4、以上專利存在本背景技術(shù)提出的問題：上述軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)通過通用處理器將具有依賴關(guān)系的各依賴子任務(wù)發(fā)送至任務(wù)依賴同步裝置，通過任務(wù)依賴同步裝置將處于依賴關(guān)系解除狀態(tài)且滿足硬件調(diào)度條件的待執(zhí)行子任務(wù)發(fā)射到硬件調(diào)度裝置，通過硬件調(diào)度裝置將與每個(gè)待執(zhí)行子任務(wù)匹配的任務(wù)啟動(dòng)命令發(fā)送至打包命令調(diào)度執(zhí)行轉(zhuǎn)置，通過打包命令調(diào)度執(zhí)行轉(zhuǎn)置將生成與待執(zhí)行任務(wù)的任務(wù)啟動(dòng)命令匹配的啟動(dòng)操作序列，并將與啟動(dòng)操作序列中的每個(gè)啟動(dòng)操作匹配啟動(dòng)子命令依次發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置；上述gpu多線程調(diào)度管理系統(tǒng)通過線程調(diào)度模塊配置于gpu芯片中，線程調(diào)度模塊包括第一線程調(diào)度模塊和第二線程調(diào)度模塊，將線程配置模塊與第一線程調(diào)度模塊連接，軟件配置模塊和斷點(diǎn)存儲(chǔ)模塊分別與第二線程調(diào)度模塊連接，使gpu芯片自動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度和線程切換。上述兩個(gè)專利沒有解決如何通過獲取工作數(shù)據(jù)區(qū)分系統(tǒng)狀態(tài)和預(yù)測任務(wù)需求以動(dòng)態(tài)調(diào)度軟硬件的任務(wù)資源，并確定任務(wù)調(diào)度策略以驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化設(shè)備執(zhí)行任務(wù)，同時(shí)根據(jù)反饋信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)調(diào)度策略的問題。為解決這一問題，本發(fā)明提出基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明實(shí)施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本技術(shù)的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述現(xiàn)有基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)及方法存在的問題，提出了本發(fā)明。

3、因此，本發(fā)明目的是提供基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)及方法。

4、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)：傳感獲取模塊、資源管理模塊、任務(wù)調(diào)度模塊、控制執(zhí)行模塊和反饋調(diào)整模塊；

5、所述傳感獲取模塊用于獲取工作數(shù)據(jù)，通過傳感處理策略區(qū)分系統(tǒng)狀態(tài)并預(yù)測任務(wù)需求；

6、所述資源管理模塊用于根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)和任務(wù)需求動(dòng)態(tài)調(diào)度軟硬件的任務(wù)資源，生成任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果；

7、所述任務(wù)調(diào)度模塊用于根據(jù)任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果確定任務(wù)調(diào)度策略；

8、所述控制執(zhí)行模塊用于將任務(wù)調(diào)度策略轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化設(shè)備執(zhí)行任務(wù)；

9、所述反饋調(diào)整模塊用于獲取自動(dòng)化設(shè)備的任務(wù)執(zhí)行結(jié)果和系統(tǒng)狀態(tài)，通過信號(hào)生成策略生成反饋信號(hào)，并動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)調(diào)度策略。

10、作為本發(fā)明所述基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：獲取所述工作數(shù)據(jù)，通過所述傳感處理策略區(qū)分系統(tǒng)狀態(tài)并預(yù)測任務(wù)需求，所述傳感處理策略包括狀態(tài)分類策略和需求預(yù)測策略，所述狀態(tài)分類策略用于根據(jù)工作數(shù)據(jù)的特征區(qū)分系統(tǒng)狀態(tài)，所述需求預(yù)測策略用于根據(jù)工作數(shù)據(jù)的特征預(yù)測任務(wù)需求；

11、所述狀態(tài)分類策略包括：

12、判斷任務(wù)執(zhí)行結(jié)果的狀態(tài)，若任務(wù)執(zhí)行完成，則判斷cpu使用狀態(tài)和內(nèi)存占用狀態(tài)，配置使用基礎(chǔ)閾值和使用極值閾值，配置占用基礎(chǔ)閾值和占用極值閾值，若cpu使用率小于或等于使用基礎(chǔ)閾值且內(nèi)存占用量小于或等于占用基礎(chǔ)閾值，則說明系統(tǒng)狀態(tài)處于空閑狀態(tài)；

13、若cpu使用率大于使用基礎(chǔ)閾值或小于使用極值閾值且內(nèi)存占用量小于使用極值閾值，則說明系統(tǒng)狀態(tài)處于正常狀態(tài)；

14、若任務(wù)執(zhí)行未完成，則判斷設(shè)備狀態(tài)，若設(shè)備異常，則說明系統(tǒng)狀態(tài)處于異常狀態(tài)；

15、若設(shè)備正常，則判斷cpu使用狀態(tài)和內(nèi)存占用狀態(tài)，若cpu使用率大于或等于使用極值閾值且內(nèi)存占用量大于或等于占用極值閾值，則說明系統(tǒng)狀態(tài)處于過載狀態(tài)。

16、作為本發(fā)明所述基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述需求預(yù)測策略包括：

17、根據(jù)工作數(shù)據(jù)的特征預(yù)測任務(wù)需求，綜合判斷cpu使用狀態(tài)和內(nèi)存占用狀態(tài)，若cpu使用率大于或等于使用極值閾值且內(nèi)存占用量小于或等于占用基礎(chǔ)閾值，則判斷任務(wù)需求為數(shù)據(jù)處理型；

18、若cpu使用率大于使用基礎(chǔ)閾值且cpu使用率小于使用極值閾值且內(nèi)存占用量大于占用基礎(chǔ)閾值且內(nèi)存占用量小于占用極值閾值，則判斷任務(wù)需求為平衡型；

19、若cpu使用率小于或等于使用基礎(chǔ)閾值且內(nèi)存占用量大于或等于占用極值閾值，則判斷任務(wù)需求為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型。

20、作為本發(fā)明所述基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：根據(jù)所述系統(tǒng)狀態(tài)和所述任務(wù)需求動(dòng)態(tài)調(diào)度軟硬件的任務(wù)資源，生成任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果，配置調(diào)度基值、調(diào)度中值和調(diào)度極值，若系統(tǒng)狀態(tài)處于空閑狀態(tài)，則判斷任務(wù)需求，若任務(wù)需求為數(shù)據(jù)處理型和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型，則任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果為調(diào)度極值；

21、若任務(wù)需求為平衡型，則任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果為調(diào)度中值；

22、若系統(tǒng)狀態(tài)處于正常狀態(tài)，則判斷任務(wù)需求，若任務(wù)需求為數(shù)據(jù)處理型和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型，則任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果為調(diào)度中值；

23、若任務(wù)需求為平衡型，則任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果為調(diào)度極值；

24、若系統(tǒng)狀態(tài)處于異常狀態(tài)，則任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果為調(diào)度基值；

25、若系統(tǒng)狀態(tài)處于過載狀態(tài)，則判斷任務(wù)需求，若任務(wù)需求為數(shù)據(jù)處理型，則任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果為調(diào)度中值；

26、若任務(wù)需求為平衡型和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型，則任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果為調(diào)度基值。

27、作為本發(fā)明所述基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：根據(jù)所述任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果確定任務(wù)調(diào)度策略，所述任務(wù)調(diào)度策略包括：

28、將系統(tǒng)的任務(wù)資源劃分成資源節(jié)點(diǎn)，并預(yù)留備用資源節(jié)點(diǎn)，若任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果為調(diào)度基值，則暫停任務(wù)，釋放資源節(jié)點(diǎn)；

29、若任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果為調(diào)度中值，則將任務(wù)遷移至備用資源節(jié)點(diǎn)；

30、若任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果為調(diào)度極值，則將任務(wù)分配至資源節(jié)點(diǎn)執(zhí)行。

31、作為本發(fā)明所述基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述釋放資源節(jié)點(diǎn)的策略包括：

32、系統(tǒng)中的資源節(jié)點(diǎn)的集合為，，表示第個(gè)資源節(jié)點(diǎn)，其中表示資源節(jié)點(diǎn)的總數(shù)，備用資源節(jié)點(diǎn)的集合，確定待釋放的資源節(jié)點(diǎn)，選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)子集，，，作為待釋放的資源節(jié)點(diǎn)，表示第個(gè)待釋放的資源節(jié)點(diǎn)，通知每個(gè)待釋放的資源節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的任務(wù)暫停任務(wù)執(zhí)行，回收分配給待釋放的資源節(jié)點(diǎn)的任務(wù)資源，并更新資源節(jié)點(diǎn)的集合為，其中表示釋放資源節(jié)點(diǎn)后的可用資源節(jié)點(diǎn)集合。

33、作為本發(fā)明所述基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：將所述任務(wù)調(diào)度策略轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，若所述任務(wù)調(diào)度策略顯示將任務(wù)分配至資源節(jié)點(diǎn)執(zhí)行，則控制信號(hào)為啟動(dòng)信號(hào)；

34、若所述任務(wù)調(diào)度策略顯示將任務(wù)遷移至備用資源節(jié)點(diǎn)，則控制信號(hào)為遷移信號(hào)；

35、若所述任務(wù)調(diào)度策略顯示暫停任務(wù)，釋放資源節(jié)點(diǎn)，則控制信號(hào)為停止信號(hào)。

36、基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度方法，包括：s1、獲取工作數(shù)據(jù)，通過傳感處理策略區(qū)分系統(tǒng)狀態(tài)并預(yù)測任務(wù)需求；

37、s2、根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)和任務(wù)需求動(dòng)態(tài)調(diào)度軟硬件的任務(wù)資源，生成任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果；

38、s3、根據(jù)任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果確定任務(wù)調(diào)度策略；

39、s4、將任務(wù)調(diào)度策略轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化設(shè)備執(zhí)行任務(wù)；

40、s5、獲取自動(dòng)化設(shè)備的任務(wù)執(zhí)行結(jié)果和系統(tǒng)狀態(tài)，通過信號(hào)生成策略生成反饋信號(hào)，并動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)調(diào)度策略。

41、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括，存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)指令；處理器，用于執(zhí)行所述指令，使得所述計(jì)算機(jī)設(shè)備執(zhí)行實(shí)現(xiàn)基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度方法。

42、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)基于分布式集成的自適應(yīng)軟硬件協(xié)同調(diào)度方法。

43、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過傳感獲取模塊獲取工作數(shù)據(jù)，通過傳感處理策略區(qū)分系統(tǒng)狀態(tài)并預(yù)測任務(wù)需求，不僅提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還分析歷史趨勢，預(yù)測未來的任務(wù)資源需求，從而提前做好準(zhǔn)備，避免資源瓶頸和系統(tǒng)過載；資源管理模塊根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)和任務(wù)需求動(dòng)態(tài)調(diào)度軟硬件的任務(wù)資源，生成任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果，通過精細(xì)化的資源管理，調(diào)度系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際任務(wù)需求和系統(tǒng)狀態(tài)動(dòng)態(tài)分配和調(diào)度資源，提高資源利用率，減少浪費(fèi)；任務(wù)調(diào)度模塊根據(jù)任務(wù)資源的調(diào)度結(jié)果確定任務(wù)調(diào)度策略，優(yōu)化任務(wù)執(zhí)行順序，縮短執(zhí)行時(shí)間，提高吞吐量，促進(jìn)軟硬件資源的合理搭配和使用，降低系統(tǒng)運(yùn)行的總體能耗；控制執(zhí)行模塊將任務(wù)調(diào)度策略轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化設(shè)備執(zhí)行任務(wù)，能夠在出現(xiàn)硬件故障或軟件異常時(shí)快速響應(yīng)，重新分配任務(wù)和資源，確保調(diào)度系統(tǒng)的魯棒性和可靠性；反饋調(diào)整模塊獲取自動(dòng)化設(shè)備的任務(wù)執(zhí)行結(jié)果和系統(tǒng)狀態(tài)，通過信號(hào)生成策略生成反饋信號(hào)，并動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)調(diào)度策略，以適應(yīng)不斷變化的工作條件和環(huán)境，整個(gè)調(diào)度系統(tǒng)的協(xié)同工作能夠提供更加穩(wěn)定和高效的服務(wù)，最終提升用戶的滿意度和體驗(yàn)。