Peningkatan Ketermanfaatan Sumber Daya dan Reduksi Waktu Tunggu Pekerjaan dengan Metode FCFS-LRH pada Lingkungan Lokal Sumber Daya Grid

ARDI PUJIYANTA, Lukito Edi Nugroho; Widyawan

2020 | Disertasi | DOKTOR TEKNIK ELEKTRO

Komputasi grid adalah penerapan sumber daya dalam jaringan untuk menyelesaikan satu masalah pada saat yang sama. Grid digunakan untuk penyelesaian masalah ilmiah atau teknis yang membutuhkan sejumlah besar siklus pengolahan komputer. Dua masalah yang paling penting dalam mengelola pekerjaan dari user yaitu pengalokasian sumber daya dan penjadwalan pekerjaan pada sumber daya yang dibutuhkan. Pada kebanyakan sistem grid dengan penjadwalan tradisional atau rigid, pekerjaan diserahkan dan ditempatkan dalam antrian, menunggu ketersediaan sumber daya. Sistem reservasi akan mencari ketersediaan sumber daya yang diminta dalam interval waktu yang ditentukan. Permintaan akan ditolak, jika sumber daya yang dibutuhkan tidak tersedia. Dalam advance reservation yang fleksibel, pekerjaan pengguna dijadwalkan dan diberikan batasan yang fleksibel. Waktu mulai tidak tetap dan dapat bervariasi dalam interval waktu tertentu. Backfilling diusulkan untuk meningkatkan pemanfaatan sistem grid. Strategi ini membuat pergeseran reservasi lebih awal, untuk membuat ruang agar reservasi baru dapat dialokasikan. Kekurangan Backfilling adalah pekerjaan berikutnya harus menunggu antrian, sampai pekerjaan sebelumnya selesai dieksekusi. FCFS-EDS diusulkan dengan mengambil keuntungan dari pergeseran waktu mulai pekerjaan sebelumnya yang dibuat, dengan cara membuat ruang kosong untuk permintaan pekerjaan baru yang akan masuk. Kelemahan strategi FCFS-EDS adalah pekerjaan dikirimkan tidak berdasarkan prioritas waktu kedatangan, pekerjaan yang memiliki beban kerja paling sedikit, sehingga dampaknya adalah meningkatnya waktu tunggu pekerjaan dan menurunnya ketermanfaatan sumber daya. Pekerjaan lama yang telah dialokasikan pada virtual view tidak dapat digeser kekiri untuk memberi ruang jika ada pekerjaan baru datang untuk menempati ruang sebelah kanan. Penggunaan perhitungan matrik transpose yang berfungsi untuk memetakan pekerjaan dari pandangan logis, ke node komputasi pandangan fisik, menyebabkan kinerja algoritmanya menjadi lebih lambat. Penelitian ini mengusulkan metode FCFS-LRH, dengan memanfaatkan parameter yang dikirim pengguna untuk meningkatkan ketermanfaatan sumber daya dan mengurangi waktu tunggu pekerjaan. Serta diusulkan struktur data yang mampu menangani penjadwalan pekerjaan parametrik dan MPI pada waktu akan datang, sehingga dapat meningkatkan ketermanfaatan sumber daya. Hasil percobaan menunjukkan bahwa rata-rata ketermanfaatan FCFS-LRH mengalami kenaikan 1,34% dibandingkan dengan FCFS-EDS dan sebesar 3,47% dibandingkan FCFS tanpa advance reservation untuk MPI. Reduksi rata-rata waktu tunggu adalah 20,47% dibandingkan FCFS-EDS dan akan lebih besar bila dibandingkan Backfilling dan Aggressive backfilling.

Grid computing is the application of resources in a network to solve one problem at the same time. Grids are used for solving scientific or technical problems that require a large number of computer processing cycles. Two of the most important problems in managing the work of the user are resource allocation and job scheduling on the required resources. In most grid systems with traditional or rigid scheduling. Jobs are submitted and placed in queues, awaiting resource availability. The reservation system will search for the availability of the requested resource at a specified time interval. The request will be rejected, if the required resource is not available. In flexible advance reservations, user work is scheduled and given flexible limits. Starting time is not fixed and may vary over time intervals. Backfilling proposed to increase the utilization of the grid system. This strategy makes the reservation shift early to make room for new reservations to allocated. The disadvantage of backfilling is that the next job must wait in line until the previous job is finish. FCFS-EDS proposed by taking advantage of the shift in the start time of the last job created, by making space for requests for new jobs to be entered. The weakness of the FCFS-EDS strategy is that work is not delivered based on a priority of arrival time, implementation time, and the number of resources needed so that the impact is increasing work waiting time and decreasing resource use. Old jobs that allocated in the virtual view cannot be moved to the left to make room if a new job comes to occupy the space to the right. The use of transpose matrix calculations, which serves to map jobs from logical views, to physical view computational nodes, causes algorithmic performance to be slower. This study proposes the FCFS-LRH method by utilizing parameters sent by users to increase resource utilization and reduce job waiting times as well as the proposed data structure that can handle the scheduling of parametric and MPI work in the future, to maximize the utilization of resources. The experimental results show that the average utilization of FCFS-LRH has increased by 1.34% compared to FCFS-EDS and by 3.47% compared to FCFS without reservation, for MPI jobs. The average reduction in waiting time is 20.47% compared to FCFS-EDS and will be higher when compared to Backfilling and Aggressive backfilling.

Kata Kunci : Komputasi grid, penjadwal lokal, FCFS-LRH, ketermanfaatan, waktu tunggu