观测数据多机实时处理调度策略研究李重文I刘宇文2杨家红〃罗伦彳1湖南师范大学工程与设计学院湖南长沙4100812湖南工业大学湖南株洲4120073中国交通通信信息中心北京100011摘要在对地观测卫星运行过程中,会持续向地面接收站发送大量的原始数据,数据的实时处理在某些应用场景中是至关重要的。本文分析了卫星下传数据的特点,提出了多处理节点并行处理的方案,建立了异构网络异构处理节点的多处理机数据处理模型,通过对模型进行分析优化,给出了数据实时处理的充要条件,提出总处理时间最小的数据处理负载分配策略。理论及实验都农明数据处理模型是正确的,负载分配策略能够有效的支持观测数据的实吋处理。关键词实时处理；负载分配；观测数据；并行计算中图分类号TP274StudyontheMultiMachineSchedulingStrategyofObservationDataReal-timeProcessingLIZhong-wen1LIUYu-wen2YANGJia-hong1LUNLuo3(CollegeofEngineeringandDesign,HunanNormalUniversity,Changsha410081,China)(HunanUniversity^ofTechnology,Zhuzhou412007,China)(ChinaTransportTelecommunications&InformationCenter,Beijing100011,China)AbstractIntheperiodoforbiting,observationplanettransmitsmassivedatatoreceivestationontheground.Aimedattheproblemofreal-timeprocessingformassobservationdata,throughanalyzingtheobservationdata^scharacteristics,proposedparallelprocessingprogramofmulti-processingnode,createdamulti-processordataprocessingmodelofheterogeneousnetworkandheterogeneousprocessingnodes,andbyanalysisandoptimizationofthemodel,proposedthenecessaryandsufficientconditionsforreal-timedataprocessing,andraisedthedataprocessingloaddistributionstrategyofminimumtotalprocessingtime.Theoreticalandexperimentalverificationshowsthatthedataprocessingmodeliscorrect,andtheproposedloaddistributionstrategycanachievereal-timeprocessingoftelemetrydata.Keywordsreal-timeprocessing;loadallocation;Observingdata;parallelcomputing基金项目：湖南省白然科学基金（13JJ6029）,湖南师范人学青年优秀人才培养计划（ET13108）资助课题。作者简介：李重文（1981-），男，廨士，讲师，主要从事白动化测试、实时处理方面的研究。E-mai1:leezw@163・com1引言在对地观测卫星运行过程中，卫星产生大量的观测数据，并将数据实时回传至地面接收站。在多星并行下传数据的环境下，前段强人的数据采集能力，导致了后端地面站数据处理的负担人人增加。多星数据的实时接收处理成为观测卫星数据应用的一个难点川。传统的m机数据处理方式已经不能满足多星数据实时处理的需要，多处理器并行数据处理成为数据实时处理的一个重要手段⑵。当前针对多处理单元并行处理的负载分配算法研究出现了较多的研究成果【3刁，由于一•般意义上的负载分配中进行分配的各个负载一般不可分解，属于NP难题，因此研究多集中于使用智能搜索算法或者启发式算法获得问题的次优解⑻。不同于传统的负载分呢问题，在卫星观测数据处理中，下传的数据流中每个部分数据的处理相对独立，在将数据进行并行化⑼处理时，可将总负载按照独立处理的数据块进行分解，且分解的各部分数据处理口J近似看成等量负载，因此对于总负载可以近似看成是线性可分的。另一方面，组成观测数据多机实时处理环境的各个处理节点与负载分配主机间的网络异构，同时还需要考虑网络延迟对于负载分配的影响。因此，需要针对以上观测数据处理的特点，进一步研究观测数据实时处理的负载分配策略。2多处理节点负载分配建模2.1负载分配模型在实时数据处理负载分配模型中（以下各标识中，冋2N）：Po：控制主机;Pi：各个数据处理节点；数据处理节点i处理单位负载量所需要的计算时间；心数据处理节点i与控制主机之间网络传输单位负载量所需要的时间;总的计算负载量；C：任务的传输负载量;<li,pA表示內通过链路/占刃相连，其中A1,2,...,N,则网络结构记为:Net(po)={<///>,</2，P2<IN，PN>}设Fo在进行负载分配时也是按照Net(p°)中的顺序进行负载分配的。中:从...