Bij parallelle programmering verwijst dynamische partitie naar een methode om een werklast over meerdere processors of threads te verdelen *tijdens* de uitvoering van een programma, in tegenstelling tot statische partitie waarbij de verdeling vooraf wordt gedaan. De grootte en toewijzing van partities liggen in eerste instantie niet vast, maar worden aangepast op basis van runtime-omstandigheden en beschikbare bronnen.
Hier volgt een overzicht van de belangrijkste kenmerken:
* Runtime-toewijzing: Taken of gegevens worden aan verwerkers toegewezen zodra deze beschikbaar komen of wanneer daar behoefte aan is. Dit staat in contrast met statische partities waarbij elke processor vanaf het begin zijn toegewezen gedeelte kent.
* Loadverdeling: Een primair doel van dynamische partities is het bereiken van een betere taakverdeling. Als sommige processors hun initiële taken sneller voltooien dan andere, kunnen ze dankzij dynamische partities nieuw werk oppikken uit een gedeelde pool van taken of gegevens, waardoor inactieve tijd wordt voorkomen en de algehele prestaties worden verbeterd.
* Aanpassingsvermogen: Dynamische partities passen zich goed aan aan onvoorspelbare werklasten. Als bepaalde delen van de berekening onverwacht langer duren, kan het systeem de werklast automatisch herverdelen om knelpunten te verminderen.
* Overhead: De flexibiliteit van dynamische partities gaat ten koste van de overhead. Het beheren van de takenpool, het toewijzen van taken en het afhandelen van de synchronisatie tussen processors vereisen extra berekeningen en communicatie. Deze overhead moet zorgvuldig worden beheerd om ervoor te zorgen dat de voordelen van load-balancing opwegen tegen de kosten.
* Implementatie: Dynamische partities worden vaak geïmplementeerd met behulp van technieken als:
* Werkstelen: Niet-actieve processors "stelen" taken van drukke processors.
* Taakwachtrijen: Een centrale wachtrij of meerdere wachtrijen bevatten taken die wachten op verwerking. Processors halen taken uit deze wachtrijen.
* Zelfplanning: Taken worden toegewezen aan processors op basis van een eenvoudige heuristiek, vaak zonder centrale coördinatie.
Voorbeeld:
Stel je voor dat je een grote afbeelding verwerkt. Bij statische partities kunt u de afbeelding in blokken van gelijke grootte verdelen en elk blok aan een andere processor toewijzen. Als een deel van de afbeelding echter aanzienlijk complexer is om te verwerken dan andere, kunnen sommige processors veel eerder klaar zijn dan andere, wat tot inactieve tijd leidt. Door dynamische partities kunnen de snellere processors verwerkingstaken van de langzamere processorgedeelten overnemen, waardoor de algehele efficiëntie wordt verbeterd.
Wanneer moet u dynamische partities gebruiken:
Dynamische partitionering is voordelig wanneer:
* De werkdruk is onvoorspelbaar of ongelijk verdeeld.
* De omvang van de taken varieert sterk.
*Het aantal processors of threads is niet vooraf bekend.
* Load-balancing is cruciaal voor de prestaties.
Wanneer moet u dynamische partities vermijden:
* De overhead van het beheer van de dynamische toewijzing weegt zwaarder dan de voordelen van taakverdeling (bijvoorbeeld voor zeer kleine taken).
* De werklast is zeer voorspelbaar en uniform verdeeld, waardoor statische partities voldoende zijn.
* De kosten van communicatie tussen processors zijn hoog.
In wezen biedt dynamische partitie een grotere flexibiliteit en aanpassingsvermogen dan statische partitie, maar vereist een zorgvuldige afweging van de daarmee gepaard gaande overhead. De beste keuze hangt sterk af van de specifieke toepassing en de kenmerken ervan. |