JP2009277022A - 情報処理システム、負荷制御方法、および負荷制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】温度センサ#1〜#nは、CPU#1〜#nそれぞれの温度を検出する。記憶部11は、各CPUについて、個々のタスクの割り当てに応じて予測される負荷率を示す負荷率情報を記憶する。また、記憶部11は、各CPUについて、タスクの割り当てによって生じる負荷率と現在の温度とに応じて予測される将来の温度を表す温度特性情報を記憶する。負荷制御指示部10は、検出された温度と記憶部11が記憶する情報に基づいて、複数のタスクのCPU#1〜#nへの割り当て方を示す複数の配置パターンのそれぞれについて、当該配置パターンにおけるCPU#1〜#nの最高温度を予測し、最高温度が低い配置パターンにしたがってタスクをCPU#1〜#nに割り当てる。
【選択図】図1
Description
い場合がある。
前記第1の記憶手段は、前記複数の中央処理装置それぞれについて、個々のタスクの割り当てに応じて予測される負荷率を示す負荷率情報を記憶する。前記第2の記憶手段は、前記複数の中央処理装置それぞれについて、タスクの割り当てによって生じる負荷率と現在の温度とに応じて予測される将来の温度を表す温度特性情報を記憶する。
すなわち、前記負荷制御指示手段は、前記複数のタスクの前記複数の中央処理装置への割り当て方の複数のパターンを作成する。そして、前記負荷制御指示手段は、作成した前記複数のパターンのそれぞれについて、前記温度情報と前記負荷率情報と前記温度特性情報に基づいて、前記複数の中央処理装置それぞれの温度を予測する。そして、前記負荷制御指示手段は、前記複数の中央処理装置についてそれぞれ予測した前記温度のうちの最高温度が、予め定められた基準に照らして低いと見なされるために前記基準に適合する1つの適合パターンを、前記複数のパターンの中から選択する。さらに、前記負荷制御指示手段は、前記適合パターンにしたがって前記複数のタスクを前記複数の中央処理装置に割り当てる。
図1は、第1実施形態の情報処理システムの構成図である。
図1の情報処理システム12は、nを2以上の整数として、n個のCPU#1〜#nと、n個の温度センサ#1〜#nと、負荷制御指示部10と、記憶部11とを備える。CPU#1〜#nは、n個すべてが同じ種類でもよく、複数の異なる種類のCPUが混在していてもよい。
負荷制御指示部10は、複数のタスクの割り当て方の複数のパターンについて、それぞれCPU#1〜#nの将来の温度を予測し、複数のパターンの中でCPU#1〜#nの温度分布がより均一なパターンを選択する。以下、複数のタスクのCPU#1〜#nへの割り当て方のパターンを「配置パターン」という。
度の均一性が最も高い配置パターンを選択する。なお、実行すべきタスクの数が多い場合や、CPUの数nが多い場合には、すべての配置パターンを調べ尽くすことは非現実的である。よって、負荷制御指示部10は、組み合わせ最適化問題の解法として知られる適切なアルゴリズムを利用して、限定された数の配置パターンの中でCPU#1〜#nの温度の均一性が最も高い配置パターンを最適な配置パターンとして選択してもよい。
図2は、第2実施形態のある時点での情報処理システムの状態を示す図である。第2実施形態では、予め指定された間隔Aで定期的に、第1実施形態と同様にして負荷制御指示部10がタスクの割り当てを実行する。この間隔Aを以下では「周期時間A」という。周期時間Aの長さは、タスクの実行によってCPUの温度が変化する速さ、タスクを異なるCPUに移動させるために必要なコスト、タスク実行要求の発生頻度などを考慮して、実施形態に応じて適宜定めることができる。
スクの配置パターンと、第m周期の終了時点における記憶部11内の温度・負荷率情報データベースの内容を例示している。図2の情報処理システム12の構成は、図1においてn=4である場合と同じなので説明を省略する。
図4は、第2実施形態における負荷制御指示部10による処理の流れを示すフローチャートである。負荷制御指示部10による負荷の割り当て制御は、周期時間Aごとに繰り返し行われる。
て図5と図6を参照して説明する。
例えば、図2において、CPU#1にはタスクA、B、C、Dが割り当てられており、それぞれの処理量は、図5によれば、25、25、10、40である。また、図6によれば、CPU#1の処理能力は100である。したがって、負荷制御指示部10は、記憶部11から処理量情報と処理能力情報を読み取り、割り当てられたタスクの処理量の和を処理能力で割り、パーセンテージを求めるために100を掛ける。具体的には、負荷制御指示部10は式(1)の計算を行う。
式(1)の計算により、図2の温度・負荷率情報データベースにおけるCPU#1の負荷率として、100(%)なる値が算出される。すなわち、記憶部11は、各CPUについてこのように算出された、個々のタスクの割り当てに応じて予測される負荷率を示す負荷率情報を記憶する前記第1の記憶手段として機能する。
プS102で取得した負荷率の実測値(パーセンテージで表されている場合は実測値を100で割って割合に換算した値)と処理能力の積である。
要である。
x2=33℃(30℃の行、30%の列のセルZ2の値) (3)
x3=39℃(40℃の行、20%の列のセルZ3の値) (4)
x4=41℃(40℃の行、30%の列のセルZ4の値) (5)
補間の具体的な方法は任意であり、線形補間でもよく、上記4個のセルZ1〜Z4以外のセルの値をさらに用いて非線形の補間をしてもよい。以下、説明の便宜上、特に断らない限り、温度の予測は隣接する4つのセルの値を用いた線形補間によるものとする。
用いた補間を行って、更新する。
・第m周期の開始時点における温度(35℃)は、ステップS102で退避されている。
・第(m+1)周期の開始時点における温度、すなわち、第m周期でのタスクの実行によって変化したCPU#1の温度(36℃)は、ステップS102で温度センサ#1から取得されている。
なお、第2実施形態では、CPU#1〜#4の温度特性が同じであると仮定しているため、記憶部11は1枚の相関表のみを記憶している。したがって、ステップS104において負荷制御指示部10は、同じ図7の1枚の相関表に対して、上記と同様にしてさらにCPU#2〜#4に関しても更新を行う。
すなわち、負荷制御指示部10は、各配置パターンについて、当該配置パターンを第(m+1)周期で採用した場合の、第(m+1)周期の終了時点における各CPUの温度を予測する。そして、負荷制御指示部10は、各CPUに対して予測した温度のうちの最高温度Mを取得する。取得した最高温度Mが低いほど、CPU#1〜#4の温度は均一であり、好ましい配置パターンである。
図8は、温度特性情報を表す相関表の第2の例と2つの配置パターンを示す図である。相関表の形式は図7の第1の例と同様なので説明を省略する。なお、図8は、3つのCPU#1〜#3を備えた情報処理システムにおける例である。
(1)配置パターン20の適応度の計算
(1−1)負荷制御指示部10は、CPU#1に関して、タスクAとBにより生じる負荷率(50%=20%+30%)を計算し、図8の相関表において温度50℃の行と負荷率50%の列が交叉するセルの値53℃を取得する。
(1−3)取得した値53℃、55℃、59℃のうちの最大温度は59℃なので、負荷制御指示部10は、配置パターン20の適応度として値59℃を取得する。
(2)配置パターン21の適応度の計算
(2−1)負荷制御指示部10は、上記と同様にして、CPU#1〜#3に関して、それぞれ相関表から値57℃、55℃、56℃を取得する。
(3)その他の配置パターンの適応度の計算
上記と同様にして、負荷制御指示部10は、現世代のすべての配置パターンについて適応度を計算する。なお、図7に関して説明したように、負荷制御指示部10は、必要に応じて補間を行う。
御指示部10は判断する。
ステップS108で終了条件が満たされていないと判断すると、負荷制御指示部10は、ステップS109〜ステップS111で次世代の集団を生成する。
図9は、第3実施形態におけるタスクの割り当ての効果を示すグラフである。第3実施形態は、図1の第1実施形態においてn=2の場合であり、簡単のため、同じ性能CPU#1〜#2が使われる。また、負荷制御指示部10によるタスクの割り当ての効果を明らかにするため、図9には、時刻Tまでは負荷制御指示部10が何も制御をしない場合の、CPU#1〜#2の温度と負荷率の推移の例を示した。
時刻Tに負荷制御指示部10が制御を開始すると、CPU#1〜#2へのタスクの割り当て方が変わる。時刻Tの直後では、楕円Pで囲んだ部分に示すように、温度の低いCPU#2へ割り当てられるタスクが増え、CPU#2の負荷率が急増する。また、負荷率の
上昇よりも緩やかだが、CPU#2の温度も、時刻Tからはっきりと上昇し始める。
変形の第1の観点は、CPUの能力や温度特性が同一か否かという点に関する。
実施形態によっては、負荷制御指示部10は、遺伝的アルゴリズムを利用する代わりに、組み合わせ可能なすべての配置パターンを網羅的に探索して、CPUの最高温度Mが最も低くなる配置パターンを取得することもできる。網羅的な探索は、CPUの個数が少ない場合や、実行すべきタスクが少ない場合に特に好適である。また、遺伝的アルゴリズム以外にも、組み合わせ最適化問題の解法として知られる任意の適当なアルゴリズムを利用することが可能である。
つの配置パターンを選択する基準に関する。実施形態によっては、必ずしも負荷制御指示部10が最適な配置パターンを選択する必要はない。例えば、探索量を減らすために、何らかの基準に適合する配置パターンの中から任意の配置パターンを負荷制御指示部10が選択してもよい。
また、遺伝的アルゴリズムにおいては、探索範囲は、第1世代から現世代までの各世代の集団の和集合である。例えば、図4のステップS108を、「現世代の集団の中に、最高温度Mが閾値U以下の配置パターンがある」または「現世代を含む直近のN世代にわたって集団内で最良の適応度が変化していない」という条件が満たされれば「終了条件が満たされた」と負荷制御指示部10が判断するように、第2実施形態を変形することが可能である。
周期時間Aの長さは実施形態に応じて様々であり、一定の周期時間Aで繰り返しタスクの割り当てを行うのではなく、不定期にタスクの割り当てを行ってもよい。
(1)負荷制御指示部10は、各CPUの処理能力とタスクHの所要処理量から、各CPUについてタスクHによって生じる負荷率hを計算する。そして、負荷制御指示部10は
、「温度・負荷率情報データベースに登録された負荷率に、計算された負荷率hを足した合計負荷率が、100%以下である」という条件を満たすいずれかのCPUにタスクHを割り当てる。
(2)負荷制御指示部10は、すぐに実行すべきタスクHの実行要求を受け付けると、第m周期の途中であっても、実行中の既存のタスクA〜Gと新たなタスクHとをあわせた8つのタスクA〜H全体の割り当てをしなおす。すなわち、この(2)の方法は、図4のステップS101を、「周期時間Aが経過したか、または、すぐに実行すべきタスクの実行要求を受け付けた場合は、ステップS102に移行する」というステップに変更した方法である。
(付記1)
複数の中央処理装置と、
前記複数の中央処理装置それぞれについて温度を検出し、前記温度を示す温度情報を出力する温度検出手段と、
前記複数の中央処理装置それぞれについて、個々のタスクの割り当てに応じて予測される負荷率を示す負荷率情報を記憶する第1の記憶手段と、
前記複数の中央処理装置それぞれについて、タスクの割り当てによって生じる負荷率と現在の温度とに応じて予測される将来の温度を表す温度特性情報を記憶する第2の記憶手段と、
実行すべき複数のタスクを前記複数の中央処理装置に割り当てる負荷制御指示手段とを備え、
前記負荷制御指示手段は、
前記複数のタスクの前記複数の中央処理装置への割り当て方の複数のパターンを作成し、
作成した前記複数のパターンのそれぞれについて、前記温度情報と前記負荷率情報と前記温度特性情報に基づいて、前記複数の中央処理装置それぞれの温度を予測し、
前記複数の中央処理装置についてそれぞれ予測した前記温度のうちの最高温度が、予め定められた基準に照らして低いと見なされるために前記基準に適合する1つの適合パターンを、前記複数のパターンの中から選択し、
前記適合パターンにしたがって前記複数のタスクを前記複数の中央処理装置に割り当てる、
ことを特徴とする情報処理システム。
(付記2)
前記負荷制御指示手段は、前記複数のタスクの割り当てを行う際にさらに、前記温度情報が表す前記複数の中央処理装置の実際の温度変化に基づいて前記温度特性情報を更新することを特徴とする付記1に記載の情報処理システム。
(付記3)
前記基準に適合する前記適合パターンとは、前記複数のパターンのうち前記最高温度が最低のパターンであることを特徴とする付記1に記載の情報処理システム。
(付記4)
前記基準に適合する前記適合パターンとは、予測した前記温度のうちの最高温度が予め定められた閾値よりも低いパターンであることを特徴とする付記1に記載の情報処理システム。
(付記5)
前記負荷制御指示手段は、前記複数の中央処理装置それぞれについて予測した前記温度のうちの最高温度が低いほど適応度が高いと評価する適応度を用いた遺伝的アルゴリズムにより、前記パターンの選択を行うことを特徴とする付記1に記載の情報処理システム。(付記6)
前記温度特性情報は、所定の期間における前記負荷率と前記所定の期間の開始時点の温度である前記現在の温度とに応じて、前記所定の期間の経過後に予測される温度を、前記複数の中央処理装置それぞれについて示す情報であることを特徴とする付記1に記載の情報処理システム。
(付記7)
前記負荷制御指示手段は、前記所定の期間で繰り返し、前記複数の中央処理装置への複数のタスクの割り当てを行うことを特徴とする付記6に記載の情報処理システム。
(付記8)
前記温度特性情報は、前記負荷率の離散的な値と前記現在の温度の離散的な値との組み合わせに、前記所定の期間の経過後に予測される前記温度を対応づけた情報であり、
前記負荷制御指示手段は、離散的に表された前記負荷率と前記現在の温度とを用いた補間により、前記複数のパターンのそれぞれについて前記複数の中央処理装置それぞれの温度を予測する、
ことを特徴とする付記6に記載の情報処理システム。
(付記9)
前記負荷制御指示手段は、
前記複数のタスクの割り当てを行う際にさらに、
前記温度情報が表す前記複数の中央処理装置の実際の温度変化に基づいて、
前記温度特性情報において、前記負荷率の前記値または前記現在の温度の前記値が隣接する複数の前記組み合わせに対応づけられた、それぞれの前記温度の値を更新する、
ことを特徴とする付記8に記載の情報処理システム。
(付記10)
前記温度検出手段は、前記複数の中央処理装置それぞれの近傍に配置された複数の温度センサであることを特徴とする付記1に記載の情報処理システム。
(付記11)
前記複数の中央処理装置のうちの1つが前記負荷制御手段を兼ねることを特徴とする付記1に記載の情報処理システム。
(付記12)
前記負荷率情報は、各タスクにかかる処理量と各中央処理装置の処理能力とから計算された値を含むことを特徴とする付記1に記載の情報処理システム。
(付記13)
複数の中央処理装置、前記複数の中央処理装置それぞれの温度を示す温度情報を出力する温度検出器、および記憶装置を含む情報処理システムに備えられた負荷制御装置が、
前記温度検出器から出力された前記温度情報を読み取り、
前記複数の中央処理装置それぞれについて、個々のタスクの割り当てに応じて予測される負荷率を示す負荷率情報を、前記記憶装置から読み取り、
前記複数の中央処理装置それぞれについて、タスクの割り当てによって生じる負荷率と現在の温度とに応じて予測される将来の温度を表す温度特性情報を、前記記憶装置から読
み取り、
実行すべき複数のタスクの前記複数の中央処理装置への割り当て方の複数のパターンを作成し、
作成した前記複数のパターンのそれぞれについて、前記温度情報と前記負荷率情報と前記温度特性情報に基づいて、前記複数の中央処理装置それぞれの温度を予測し、
前記複数の中央処理装置についてそれぞれ予測した前記温度のうちの最高温度が、予め定められた基準に照らして低いと見なされるために前記基準に適合する1つの適合パターンを、前記複数のパターンの中から選択し、
前記適合パターンにしたがって前記複数のタスクを前記複数の中央処理装置に割り当てる、
ことを特徴とする負荷制御方法。
(付記14)
複数の中央処理装置、前記複数の中央処理装置それぞれの温度を示す温度情報を出力する温度検出器、および記憶装置を含む情報処理システムに備えられた負荷制御装置に、
前記温度検出器から出力された前記温度情報を読み取るステップと、
前記複数の中央処理装置それぞれについて、個々のタスクの割り当てに応じて予測される負荷率を示す負荷率情報を、前記記憶装置から読み取るステップと、
前記複数の中央処理装置それぞれについて、タスクの割り当てによって生じる負荷率と現在の温度とに応じて予測される将来の温度を表す温度特性情報を、前記記憶装置から読み取るステップと、
実行すべき複数のタスクの前記複数の中央処理装置への割り当て方の複数のパターンを作成するステップと、
作成した前記複数のパターンのそれぞれについて、前記温度情報と前記負荷率情報と前記温度特性情報に基づいて、前記複数の中央処理装置それぞれの温度を予測するステップと、
前記複数の中央処理装置についてそれぞれ予測した前記温度のうちの最高温度が、予め定められた基準に照らして低いと見なされるために前記基準に適合する1つの適合パターンを、前記複数のパターンの中から選択するステップと、
前記適合パターンにしたがって前記複数のタスクを前記複数の中央処理装置に割り当てるステップと、
を実行させることを特徴とする負荷制御プログラム。
11 記憶部
12 情報処理システム
20、21 配置パターン
Claims (5)
- 複数の中央処理装置と、
前記複数の中央処理装置それぞれについて温度を検出し、前記温度を示す温度情報を出力する温度検出手段と、
前記複数の中央処理装置それぞれについて、個々のタスクの割り当てに応じて予測される負荷率を示す負荷率情報を記憶する第1の記憶手段と、
前記複数の中央処理装置それぞれについて、タスクの割り当てによって生じる負荷率と現在の温度とに応じて予測される将来の温度を表す温度特性情報を記憶する第2の記憶手段と、
実行すべき複数のタスクを前記複数の中央処理装置に割り当てる負荷制御指示手段とを備え、
前記負荷制御指示手段は、
前記複数のタスクの前記複数の中央処理装置への割り当て方の複数のパターンを作成し、
作成した前記複数のパターンのそれぞれについて、前記温度情報と前記負荷率情報と前記温度特性情報に基づいて、前記複数の中央処理装置それぞれの温度を予測し、
前記複数の中央処理装置についてそれぞれ予測した前記温度のうちの最高温度が、予め定められた基準に照らして低いと見なされるために前記基準に適合する1つの適合パターンを、前記複数のパターンの中から選択し、
前記適合パターンにしたがって前記複数のタスクを前記複数の中央処理装置に割り当てる、
ことを特徴とする情報処理システム。 - 前記負荷制御指示手段は、前記複数のタスクの割り当てを行う際にさらに、前記温度情報が表す前記複数の中央処理装置の実際の温度変化に基づいて前記温度特性情報を更新することを特徴とする請求項1に記載の情報処理システム。
- 前記温度特性情報は、所定の期間における前記負荷率と前記所定の期間の開始時点の温度である前記現在の温度とに応じて、前記所定の期間の経過後に予測される温度を、前記複数の中央処理装置それぞれについて示す情報であることを特徴とする請求項1に記載の情報処理システム。
- 複数の中央処理装置、前記複数の中央処理装置それぞれの温度を示す温度情報を出力する温度検出器、および記憶装置を含む情報処理システムに備えられた負荷制御装置が、
前記温度検出器から出力された前記温度情報を読み取り、
前記複数の中央処理装置それぞれについて、個々のタスクの割り当てに応じて予測される負荷率を示す負荷率情報を、前記記憶装置から読み取り、
前記複数の中央処理装置それぞれについて、タスクの割り当てによって生じる負荷率と現在の温度とに応じて予測される将来の温度を表す温度特性情報を、前記記憶装置から読み取り、
実行すべき複数のタスクの前記複数の中央処理装置への割り当て方の複数のパターンを作成し、
作成した前記複数のパターンのそれぞれについて、前記温度情報と前記負荷率情報と前記温度特性情報に基づいて、前記複数の中央処理装置それぞれの温度を予測し、
前記複数の中央処理装置についてそれぞれ予測した前記温度のうちの最高温度が、予め定められた基準に照らして低いと見なされるために前記基準に適合する1つの適合パターンを、前記複数のパターンの中から選択し、
前記適合パターンにしたがって前記複数のタスクを前記複数の中央処理装置に割り当てる、
ことを特徴とする負荷制御方法。 - 複数の中央処理装置、前記複数の中央処理装置それぞれの温度を示す温度情報を出力する温度検出器、および記憶装置を含む情報処理システムに備えられた負荷制御装置に、
前記温度検出器から出力された前記温度情報を読み取るステップと、
前記複数の中央処理装置それぞれについて、個々のタスクの割り当てに応じて予測される負荷率を示す負荷率情報を、前記記憶装置から読み取るステップと、
前記複数の中央処理装置それぞれについて、タスクの割り当てによって生じる負荷率と現在の温度とに応じて予測される将来の温度を表す温度特性情報を、前記記憶装置から読み取るステップと、
実行すべき複数のタスクの前記複数の中央処理装置への割り当て方の複数のパターンを作成するステップと、
作成した前記複数のパターンのそれぞれについて、前記温度情報と前記負荷率情報と前記温度特性情報に基づいて、前記複数の中央処理装置それぞれの温度を予測するステップと、
前記複数の中央処理装置についてそれぞれ予測した前記温度のうちの最高温度が、予め定められた基準に照らして低いと見なされるために前記基準に適合する1つの適合パターンを、前記複数のパターンの中から選択するステップと、
前記適合パターンにしたがって前記複数のタスクを前記複数の中央処理装置に割り当てるステップと、
を実行させることを特徴とする負荷制御プログラム。
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