10、节能到期日调度研究

节能到期日调度研究

在当今的生产型企业中，尤其是那些依赖大规模计算设施的公司，如生物信息服务器用于基因组比较和图形渲染公司进行外包图形处理，面临着诸多调度问题的挑战。这些公司不仅要考虑如何为每个产品请求（即工作任务）设置合理的到期日以提升用户体验，还要关注如何降低能源消耗以控制成本。

问题背景

在按订单生产的公司里，用户的产品请求（工作任务）会陆续在线到达，且每个任务都有不同的规模和重要性（权重）。为了提高用户体验，公司需要在任务到达时立即为其分配一个到期日，并确保在该日期前完成任务。任务的（加权）报价提前期是指从任务到达时间到到期日的时长乘以其权重。

对于主要依靠计算机进行生产的公司来说，能源效率成为了一个主要关注点。因为为服务器供电和冷却的成本大幅增加，甚至运行一台服务器一年的能源成本超过了服务器的硬件成本。为了降低能源消耗，动态速度缩放是一种主要方法，即处理器的速度可以根据系统当前的工作负载动态调整。对于基于CMOS的系统，能源使用率可以建模为 ( s^{\alpha} )，其中 ( s ) 是处理器的当前速度， ( \alpha ) 约为3。

这些公司面临着以下几个关键问题：
- 如何为每个任务设置到期日，以提供良好的平均报价提前期？
- 如何设置处理器的速度以降低能源消耗？
- 如何调度请求，使每个请求都能在其到期日前完成？

问题模型

我们考虑一个单处理器系统，该处理器可以在 ( [0, \infty) ) 范围内以任意速度运行。当以速度 ( s ) 运行时，能源使用率为 ( P(s) = s^{\alpha} )，其中 ( \alpha > 1 ) 是一个常数，我们称