(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211207811.X (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 武汉大学 地址 430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山 街道八一路2 99号 (72)发明人 刘金硕　张思奇　邓娟　詹岱依　 刘宁　王晨阳　黄朔　唐浩洲　 柳凯　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 张辰 (51)Int.Cl. G06F 9/50(2006.01) (54)发明名称 面向海洋模式算子的自适应的负载均衡方 法及设备 (57)摘要 本发明提供了一种面向海洋模式算子的自 适应的负载均衡方法及设备。 所述方法包括： 构 建细粒度模型， 实现异构集群上的细粒度并行； 使用方差作为衡量集群负载的均衡情况的指标； 采用最佳任务分配算法使集群自适应达到负载 均衡状态。 本发明面向海洋模式算子， 在CPU和 GPU上运行算子任务， 将算子任务划分到CPU多线 程和GPU两种结构， 充分采用异构集群上CPU和 GPU的计算资源； 使用任务在集群的运行时长的 方差， 来评判集群的负载状态； 计算集群的每个 节点上以及节点内的CPU和GPU上分配的任务数 目， 使集群的运行时长的方差最小。 权利要求书2页 说明书17页 附图3页 CN 115525430 A 2022.12.27 CN 115525430 A 1.一种面向海洋模式算子的自适应的负载均衡方法， 其特征在于， 包括： 构建细粒度模 型， 实现异构集群上的细粒度并行； 使用方差作为衡量集群负载的均衡情况的指标； 采用最 佳任务分配算法使集群自适应达 到负载均衡 状态。 2.根据权利要求1所述的面向海洋模式算子的自适应的负载均衡方法， 其特征在于， 所 述实现异构集群上的细粒度并行， 包括： 在CPU上创建主线程， 运行海洋模式方程表达式的 串行部分， 当运行到并行化算子任务的时候， 将算子任务划分成两部分， 分别在CPU和GPU 上 处理， 在CPU 上， 创建预定数量的线程， 在每个线程上处理分配给CPU的任务， 在GPU上使用主 线程处理分配到的任务， 当CPU和GPU各自处理完任务之后， CPU的多线程结束任务， 此时当 前的算子任务运行结束， 继续运行方程式的下一部 分， 重复此过程， 直到整个海洋模式表达 式执行结束， 在集群的每一节点内， CPU创建多线程， 其中一线程作为调度GPU， 其他线程执 行算子任务， GPU并行 执行算子任务， 所有节点之间 并行运行算子任务。 3.根据权利要求2所述的面向海洋模式算子的自适应的负载均衡方法， 其特征在于， 所 述使用方差作为衡量集群负载的均衡情况的指标， 包括： 为最大限度挖掘集群的计算资源， 使用CPU多线程策略， 分配给CPU的任务在 多线程上并行 处理， 降低总任务执行时长， 当节 点 内的CPU和GPU完成任务， 集群内每个节 点完成任务， 集群达到负载均衡状态， 当集群处于负 载均衡状态时， 每个节 点的CPU和GPU都会完成任务， 由于CPU和GPU的计算能力不同， 分配的 任务数量不同， 节点的计算能力取决于CPU和GPU的计算能力， 每个节点分配到的任务数量 不同， 计算能力越强， 分配到的任务数量越多； 反之， 计算能力越弱， 分配到的任务数量越 少； 当CPU与GPU之间、 节点与节点之间任务分配的比例合理时， 运行时长的方差最小， 所有 CPU、 GPU和节点能够完成任务， 则任务分配算法遵循最小方差的原则。 4.根据权利要求3所述的面向海洋模式算子的自适应的负载均衡方法， 其特征在于， 所 述采用最佳任务分配算法使集群 自适应达到负载均衡状态， 包括： 集群达到负载均衡状态 时， 为每个节 点分配任务数目， 为每个节点的CPU分配任务数目， 为每个节点分配 GPU任务数 目为， 为每 个节点分配参数值。 5.根据权利要求4所述的面向海洋模式算子的自适应的负载均衡方法， 其特征在于， 在 所述为每个节点分配参数值之后， 还包括： 在使用基于最小方差的自适应的负载均衡算法 时， 在集群的每个节点的CPU和GPU上对算子任务进行预处理操作， 计算单个算子任务在节 点的CPU和GPU上的运行时长， 作为衡量节点计算性能的标注， 根据每个节点分配的任务数 目， 得到每个节点内CPU和GPU分配到的任务数 目， 继而得到每个CPU上创建 的多线程数目， 根据这些参数， 算子任务根据细粒度并行计算模 型， 在集群每个节 点的CPU和GPU 上运行， 计 算集群的运行时长的方差， 评估基于最小方差的自适应的负载均衡算法的性能。 6.一种面向海洋模式算子的自适应的负载均衡装置， 其特征在于， 包括： 第一主模块， 用于构建细粒度模型， 实现异构集群上的细粒度并行； 第二主模块， 用于使用方差作为衡量 集群负载的均衡情况 的指标； 第三主模块， 用于采用最佳任务分配算法使集群 自适应达到 负载均衡 状态。 7.一种电子设备， 其特 征在于， 包括： 至少一个处 理器、 至少一个存 储器和通信接口； 其中， 所述处理器、 存储器和通信接口相互间进行通信； 所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令， 所述处理器调用所述程序指令，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115525430 A 2以执行权利要求1至 5任一项权利要求所述的方法。 8.一种非暂态计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述非暂态计算机可读存储介质存 储计算机指令， 所述计算机指 令使所述计算机执行权利要求 1至5中任一项权利要求所述的 方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115525430 A 3