实时交通信息处理的任务调度方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及实时交通信息处理的任务调度方法与系统。本发明专利技术中的任务调度方法，主要依据子任务之间的依赖关系，确定任务优先级。周期性提取子任务和任务服务器的属性，并计算子任务和各个任务服务器的综合效用函数。采用回溯算法将子任务分发给各个任务服务器，并根据各个任务服务器上的任务运行状况，更新存放相关记录的数据结构。本发明专利技术中的任务调度系统，包含：一个任务标记单元，能够根据子任务之间的依赖关系确定任务优先级；一个提交任务池单元，能够暂存按优先级排序的子任务；一个任务分发器单元，能够把子任务分发给各个任务服务器；一个任务运行监视器单元，能够监控每个任务服务器上的任务执行情况，并把反馈信息发送给任务分发器单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能交通系统(ITS),特别是一种ITS领域中实时交通信息处理的任 务调度方法与系统。
技术介绍
现有的实时交通信息处理系统主要采用主机式的信息处理系统，即系统的各个 任务都由交通指挥中心的中央服务器完成。随着交通采集技术的发展，检测周期的縮 短，需要处理的交通数据成倍增加。在这种情况下，交通指挥中心的中央服务器将不能 满足实时处理的要求，需要充分利用交通系统内部的网络资源，将复杂繁重的信息处理 任务分发给系统内的各个任务服务器，采用分布式处理方式。 本专利技术提出的实时交通信息处理系统包括一个中央服务器和多个任务服务器。 任务调度系统安装在交通指挥中心的中央服务器上。实时交通信息处理系统具有周期 性处理海量数据的特点，且对任务的截止期限、预算和可靠性有严格的要求。本专利技术提 出实时交通信息处理的任务调度方法与系统，综合考虑了时间、费用和可靠性约束，依 据子任务和任务服务器的对应关系，将信息处理的每个子任务分发给最合适的任务服务 器，使得系统最后的执行时间、费用和可靠性最优。 现有的任务调度方法很多，但大多数方法都是将任务分发给时间(响应时间或预 计任务完成时间)最短的服务器上，未考虑系统对费用、可靠性等其他因素的要求。 2007年11月7日公开的中国专利ZL200710052402.6(公告号CN101068157)，介 绍了一种基于时间和费用约束的网格任务调度方法。该方法将资源按带宽+速度从大到 小排序，任务按任务长度从大到小排序，将任务与资源从左到右一一映射。该专利技术考虑 了时间和费用的综合最优，但未考虑资源与任务的对应关系。在这种情况下，资源与分 发的任务可能不匹配，不能保证任务能够成功完成。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种实时交通信息处 理的任务调度方法与系统，能够把信息处理的周期性子任务合理高效地分发到实时交通 信息处理系统的多个任务服务器上执行，在保证任务截止时间、预算和可靠性的前提 下，完成周期性任务。 为了实现本专利技术的目的，本专利技术采取的技术方案是实时交通信息处理的任务 调度方法，首先，依据子任务的依赖关系，建立有向无环图(DAG图)，确定任务的优先 级，并将子任务放入提交任务池。然后，周期性提取子任务和任务服务器的属性，并计 算子任务和各个任务服务器的综合效用函数。采用回溯算法将子任务分发给各个任务服 务器。最后，根据各个任务服务器的任务运行状况，更新存放相关记录的数据结构。 实时交通信息处理的任务调度系统，包括 一个任务标记器模块按照子任务 之间的依赖关系，确定任务优先级； 一个提交任务池暂时存放按照优先级排序的子任务； 一个任务分发器模块按照综合效用函数，采用回溯算法，将子任务分发到各个任 务服务器上； 一个运行监视器模块监控各个任务服务器上的任务运行状况，收集各任 务服务器的任务执行信息，把这些信息反馈给任务分发器模块。 本专利技术的有益效果在于通过计算效用函数，可以找出各个子任务与任务服务 器之间的对应关系，为任务调度提供依据。通过回溯算法，在保证任务截止时间、预算 和可靠性的前提下，找到系统最优的任务调度方案。通过本专利技术所描述的系统，可以将 实时交通信息处理系统的周期性子任务合理高效地分发到实时交通信息处理系统的各个 任务服务器上。附图说明 针对本专利技术的描述和解释是通过以下附图进行的。 图1本专利技术所提及的实时交通信息处理系统的整体图； 图2实时交通信息处理的任务调度方法的步骤流程图； 图3实时交通信息处理的任务调度系统的组成框图； 图4子任务之间依赖关系示意图； 图5回溯算法流程图； 图6任务运行监视器的工作步骤流程图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述 实时交通信息处理系统的任务可以分解成一组周期性子任务(T1， T2，......，Tm)，每个子任务都有一定的长度，用MI(Milllion Instruct,百万指令)表示。整个任务 有截止期限D、预算B和可靠性R的要求。其中，截止期限D用S(Second，秒)表示， 预算B用CU(Cost Unit，费用单位)表示，可靠性用％表示。实时交通信息处理系统中 有一组任务服务器(S1， S2， ......， Sn)，负责执行从任务分发器得到的子任务。 图l是实时交通信息处理系统的整体图。整个系统由任务集合100、中央服务 器101和任务服务器集合102组成。任务集合100显示了实时交通信息处理系统中各个 相互依赖的子任务。任务调度系统安装在中央服务器101上，负责将提交到中央服务器 的各个子任务分发给各个任务服务器。图中的任务服务器集合102，负责各个子任务的具 体执行，并将任务的执行情况反馈给中央服务器。所有服务器之间通过物理的网络连接 和某种网络协议连通。 如图2所示，实时交通信息处理的任务调度方法包括以下步骤 步骤200，依据子任务的依赖关系，建立有向无环图； 步骤201，确定任务优先级，并将子任务放入提交任务池； 步骤202，周期性提取子任务和任务服务器的属性，并计算子任务和各个任务服 务器的综合效用函数； 步骤203，采用回溯算法将子任务分发给各个任务服务器； 步骤204，根据各个任务服务器的任务运行状况，更新存放相关记录的数据结 构。 本专利技术采用当前任务已耗费时间表、任务队列表、设备故障率表和任务计数器 记录子任务和任务服务器的状态。以下对各种数据结构做详细解释 当前任务已耗费时间表用来保存每个任务服务器上当前正在运行任务已经耗费 的运行时间。表头表示各个任务服务器。第一行数据表示的是每个任务服务器上当前正 在运行任务已经耗费的运行时间。例如，当前任务已经在任务服务器S2上运行了5s，那 么任务服务器S2在表中对应的已耗费时间值就是5s。系统刚刚启动时，表中所有初始值 都为0。 任务队列表用来保存各个任务服务器上等待处理任务数。表头表示各个任务服 务器。第一行数据表示的是每个任务服务器上当前任务队列的长度。 设备故障率表用来保存各个任务服务器的故障率。表头表示各个任务服务器。 第一行数据表示的是每个任务服务器成功完成任务数f，第二行数据表示的是每个任务服 务器分配任务数d，第三行数据表示任务服务器的故障率，由(d-f)/d计算得到。 图3显示了实时交通信息处理的任务调度系统，主要包括任务标记器模块 300、提交任务池301、任务分发器模块302和任务运行监视器模块303。图中的任务标 记器模块300会依据子任务之间的依赖关系，创建DAG图，确立任务的优先级，并将任 务放入提交任务池301。提交任务池中的子任务按照优先级排序，优先级最高的子任务 排在队首。任务分发器模块302是整个任务调度系统的核心。在每个周期，任务分发器 计算每个子任务在各个任务服务器上时间、费用、可靠性效用函数。其中，时间效用函 数的计算，是通过查询当前任务已耗费时间表305和任务队列表306来完成的。可靠性 效用函数的计算，是通过查询设备故障率表307和任务计数器308来完成的。依据综合 效用函数，采用回溯算法将各个子任务分发到合适的任务服务器上去。任务服务器集合 304是由多个任务服务器组成，负责各个子任务的运行。每个任务服务器都有一个任务队 列，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
实时交通信息处理的任务调度系统，其特征是：包含以下模块：　　一个任务标记器模块：按照子任务之间的依赖关系，确定任务优先级；　　一个提交任务池：暂时存放按照优先级排序的子任务；　　一个任务分发器模块：按照综合效用函数，采用回溯算法，将子任务分发到各个任务服务器上；　　一个运行监视器模块：监控各个任务服务器上的任务运行状况，收集各个任务服务器的任务执行信息，把这些信息反馈给任务分发器模块。

【技术特征摘要】
实时交通信息处理的任务调度系统，其特征是包含以下模块一个任务标记器模块按照子任务之间的依赖关系，确定任务优先级；一个提交任务池暂时存放按照优先级排序的子任务；一个任务分发器模块按照综合效用函数，采用回溯算法，将子任务分发到各个任务服务器上；一个运行监视器模块监控各个任务服务器上的任务运行状况，收集各个任务服务器的任务执行信息，把这些信息反馈给任务分发器模块。2. 根据权利要求1所述的实时交通信息处理的任务调度系统，其特征是所述综合 效用函数确定过程如下1) 在截止期限的约束下，建立预计任务完成时间最短的时间效用函数；2) 在预算的约束下，建立任务执行成本最省的费用效用函数；3) 在任务可靠性的约束下，建立安全性最高的可靠性效用函数；4) 在以上效用函数的基础上，建立使系统执行时间、费用和可靠性综合最优的效用 函数。3. 根据权利要求1所述的实时交通信息处理的任务调度系统，其特征是所述运行 监视器模块工作步骤是步骤600 :实时监控各个任务服务器上的任务执行情况；步骤601:不断更新当前任务已耗费时间表，将各个任务服务器上当前任务的运行 时间发送给任务分发器；步骤602:检查是否还有其他任务服务器没有被检查过，如果没有则返回步骤600， 如果有则进入步骤603 ;步骤603:检查该任务服务器上是否有任务刚刚完成，如果没有则返回步骤602，如 果有则进入步骤604 ;步骤604:更新任务计数器，将已经完成任务数发送给任务分发器；步骤605，更新任务队列表，把该任务服务器上等待处理任务数发送给任务分发器；步骤606:更新设备故障率表，将该任务服务器的故障率发送给任务分发器。4. 实时交通信息处理的任务调度方法，其特征是包括以下步骤 步骤200，依据子任务的依赖关系，建立有向无环图； 步骤201，确定任务优先级，并将子任务放入提交任务池；步骤202，周期性提取子任务和任务服务器的属性，并计算子任务和各个任务服务器 的综合效用函数；步骤203，采用回溯算法将子任务分发给各个任务服务器；步骤204，根据各个任务服务器的任务运行状况，更新存放相关记录的数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娟，邵春福，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[]