With growing deployment of Internet of Things (IoT) and machine learning (ML) applications, which need to leverage computation on edge and cloud resources, it is important to develop algorithms and tools to place these distributed computations to optimize their performance. We address the problem of optimally placing computations (described as directed acyclic graphs (DAGs)) on a set of machines to maximize the steady-state throughput for pipelined inputs. Traditionally, such optimization has focused on a different metric, minimizing single-shot makespan, and a well-known algorithm is the Heterogeneous Earliest Finish Time (HEFT) algorithm. Maximizing throughput however, is more suitable for many real-time, edge, cloud and IoT applications, we present a different scheduling algorithm, namely Throughput HEFT (TPHEFT). Further, we present two throughput-oriented enhancements which can be applied to any baseline schedule, that we refer to as "node splitting" (SPLIT) and "task duplication" (DUP). In order to implement and evaluate these algorithms, we built new subsystems and plugins for an open-source dispersed computing framework called Jupiter. Experiments with varying DAG structures indicate that: 1) TPHEFT can significantly improve throughput performance compared to HEFT (up to 2.3 times in our experiments), with greater gains when there is less degree of parallelism in the DAG, 2) Node splitting can potentially improve performance over a baseline schedule, with greater gains when there's an imbalanced allocation of computation or inter-task communication, and 3) Task duplication generally gives improvements only when running upon a baseline that places communication over slow links. To our knowledge, this is the first study to present a systematic experimental implementation and exploration of throughput-enhancing techniques for dispersed computing on real testbeds.


翻译:随着互联网(IoT)和机器学习(ML)应用程序的部署不断增长,这些应用程序需要利用边和云资源的计算,因此,重要的是要开发算法和工具,将分布式计算法和工具放置在边和云资源上,以优化其性能。我们解决了将计算法(称为定向环球图(DAGs))最优化地放置在一套机器上的问题,以最大限度地增加管道投入的稳定州吞吐量。传统上,这种优化侧重于不同的指标,最大限度地减少慢速计算,而一个众所周知的计算法是高度分化的 Earloneforest Time (HEFFT) 运算法。然而,尽量扩大吞吐量计算法和工具的配置对于许多实时、边缘、云云和IoT应用程序更为合适,我们提出了一种不同的时间安排算法。此外,我们提出了两种面向吞吐量的提高方法,可以适用于任何基线时间表,我们称之为“无分化 ” (SPLIT) 和“ 数据重复 ” (DUP) 。为了执行和评估这些算法的改进,我们的信息, 我们建立了新的分流的分流的分流和分流的分流和分流的分流的分流技术,, 和分流的分流的分流的分流的分流的分流的分流的分流的分流的分流的分流的分流的分流的分流的分流的分算法通常的计算法,我们的分算法通常的分算法通常的计算法,我们的分算法是:一个分算法的分算式的分算法的分数的分算的分算法的分算的分算的分算的分算的分算。

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