Energy-based approach for task scheduling under time and resource constraints
Approche énergétique pour l'ordonnancement de tâches sous contraintes de temps et de ressources
Résumé
This work concerns scheduling independent tasks under time and resource constraints. The methods and techniques that have been developed refer to the so-called "Constraint-Based Analysis" in scheduling problems. This analysis aims to characterize feasible schedules in order to provide the decision maker with a set of consistent actions in relation to constraints. The analysis is described as an inference process between a basis of rules and a basis of temporal and sequential facts representing the characteristics of feasible schedules. Previous works have so forth followed the realization of the MASCOT software written in Prolog. Here a new approach is presented and a concept of energy is introduced by combining time and resources. Also a time-resource interval is introduced so that simultaneous representation of temporal and resource characteristics is possible. We distinguish the consumer intervals (tasks) and the supplier intervals. The deduction used in MASCOT has been improved by taking account of the interactions between consumer and supplier intervals. New rules of deduction have been written and integrated in MASCOT yielding new MASCOT2 software. Also a deduction process based only on the energy concept has been elaborated and implemented in Prolog (REPORT software). It involves remarkable times, break-points of energy curves associated with the tasks. The bound-potential graph is used as a model: it allows the representation of constraints between intervals. It constitutes a support to an inference process by propagation of numerical constraints.
Ce travail propose une approche originale pour l'ordonnancement de tâches sous contraintes de temps et de ressources. Les méthodes et techniques développées s'inscrivent dans la problématique de l'"Analyse Sous Contraintes" (A.S.C.) des problèmes d'ordonnancement. Cette A.S.C. vise à caractériser les ordonnancements admissibles de manière à proposer au décideur un choix d'actions cohérentes vis-à-vis des contraintes, tout en lui offrant une certaine flexibilité face à des aléas éventuels. L'A.S.C. est décrite comme un processus d'inférence mettant en interaction une base de règles et une base de faits temporels et séquentiels représentant les caractéristiques des ordonnancements admissibles. Un logiciel (MASCOT) écrit en Prolog-II a été réalisé selon ce principe. Une nouvelle approche pour l'A.S.C. et plus particulièrement pour le raisonnement temporel sous contraintes de ressources a été développée. L'originalité de cette approche réside essentiellement dans la prise en compte du couplage temps/ressource à l'aide du concept d'intervalle temps-ressource qui conduit à utiliser un raisonnement énergétique. L'intervalle temps-ressource permet de représenter à la fois les tâches ou intervalles consommateurs et les intervalles de temps alloués sur lesquels des ressources sont disponibles, appelés intervalles fournisseurs. Le problème de l'ordonnancement de tâches amène à étudier l'interaction entre intervalles consommateurs et fournisseurs sur la base de considérations énergétiques. Le logiciel MASCOT met en jeu un processus de déduction symbolique. Ce type de déduction a été amélioré par la prise en compte de l'énergie obligatoirement consommée ou consommation obligatoire d'intervalles consommateurs sur un intervalle fournisseur. De nouvelles règles de déduction ont été écrites et intégrées dans MASCOT. D'autre part, un processus de déduction basé sur un raisonnement purement énergétique a été élaboré et implémenté (logiciel REPORT) en Prolog-II. Il utilise un autre type de déduction, la déduction numérique, qui permet d'affiner les bornes temporelles d'un intervalle fournisseur en considérant la consommation obligatoire des autres intervalles consommateurs. En d'autres termes, ces résultats consistent à actualiser des dates limites et correspondent à des conditions nécessaires d'admissibilité ; ils permettent ainsi de détecter des infaisabilités éventuelles. L'outil de modélisation utilisé est le graphe potentiels-bornes qui permet de représenter des contraintes numériques (sur la durée des tâches par exemple) et des contraintes symboliques entre intervalles. Il sert de support à un processus d'inférence par propagation numérique des contraintes.