TWI552079B - Intelligent multi - layer job assignment system and its - Google Patents

Description

智慧型多層式工作指派系統及其方法

本發明是有關於一種智慧型多層式工作指派系統及其方法，特別是有關於一種可依據系統負荷，動態擴增派工層級以加速工作的執行效能，亦可動態收斂派工層級，降低系統負擔，進而有效控制系統執行效能之智慧型多層式工作指派系統及其方法。

有效率的使用系統資源一直是資訊系統執行模組設計的重要設計考量，一個好的執行模組不但可以有效應用系統資源，也可提升系統服務效能，最大化系統產出；相反的，若是錯誤的執行模組設計會造成系統資源的浪費，導致系統產出效能不彰，造成使用者對系統的評價不佳。

大型的資訊系統常以分散式架構作為效能考量的基本架構，但建置一個分散式架構所耗費的成本往往不是一個小型的專案所能負擔。其中包含分散式架構的硬體成本、軟體維護成本、軟體開發成本等，都是許多小型專案無法踏入分散式架構的一大阻礙，進而使這些專案在遇到一些需大資料運算的工作時，除了須以後端執行以外，還必須將任務的排程定義在系統閒暇時間，方可確保系統運作不被影響，此種策略不但犧牲了任務的時效性，另外因固定的排程，也使系統的彈性降低。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種智慧型多層式工作指派系統及其方法，藉以改善排程任務的彈性，並可有效的運用有限的資源來提升系統的產出。

根據本發明之目的，提出一種智慧型多層式工作指派系統，適用於一資訊系統中。此智慧型多層式工作指派系統包含一工作管理模組、一多元樹架構模組及一動態擴增與收斂派工層級模組。工作管理模組 係接收一交付工作，並解析出交付工作所對應之一執行參數。多元樹架構模組係接收交付工作及執行參數，以依據執行參數來架構出對應交付工作之一多元樹結構，其中多元樹結構以樹狀分支方式形成有複數個層級，下一個層級係由上一個層級中至少一個節點向下分支為複數個節點所形成。動態擴增與收斂派工層級模組係執行交付工作，此動態擴增與收斂派工層級模組將依據資訊系統之負荷狀態選擇性地優先處理交付工作所對應之多元樹結構之其中一個層級，且動態擴增與收斂派工層級模組係週期性地偵測資訊系統之負荷狀態，以選擇性地擴增處理至下一個層級或收斂至上一層級，直至執行處理完所有層級中之節點。

較佳地，本發明所述之智慧型多層式工作指派系統，其更包含一資料庫模組，係儲存交付工作、執行參數及多元樹結構。

較佳地，當動態擴增與收斂派工層級模組偵測資訊系統之負荷狀態小於一設定下限值時，將動態選定目前處理層級中之至少一個節點以進行擴增，以擴增執行被選定節點之下一個層級中的多個分支節點；若偵測到之負荷狀態大於一設定上限值時，動態擴增與收斂派工層級模組則將收斂目前處理層級中之部份或全部節點至其所對應之上一個層級之節點。

較佳地，工作管理模組係依據交付工作之工作類型解析出執行參數並儲存至資料庫模組中，且工作管理模組係依據資訊系統之負荷狀態來選擇性地將交付工作傳遞至多元樹架構模組，使多元樹架構模組由資料庫模組中取得執行參數以對交付工作進行多元樹結構之架構。。

較佳地，資訊系統之負荷狀態包含記憶體使用率以及CPU使用率。

根據本發明之目的，又提出一種智慧型多層式工作指派方法適用於一資訊系統，此方法包含下列步驟：經由一工作管理模組接收一交付工作，並解析出交付工作所對應之一執行參數；藉由一多元樹架構模組接收交付工作及執行參數，以依據執行參數來架構出對應交付工作之一多元樹結構，其中，多元樹結構以樹狀分支方式形成有複數個層級，下一個層級係由上一個層級中至少一個節點向下分支為複數個節點所形成；以及 利用一動態擴增與收斂派工層級模組依據資訊系統之負荷狀態選擇性地優先處理交付工作所對應之多元樹結構之其中一個層級，且動態擴增與收斂派工層級模組係週期性地偵測資訊系統之負荷狀態，以選擇性地擴增處理至下一個層級或收斂至上一層級，直至執行處理完交付工作之所有層級中之節點。

承上所述，依本發明之智慧型多層式工作指派系統及其方法，具備有下列一或多個優點：

1、此智慧型多層式工作指派系統及其方法可確保交付之任務確實被執行。

2、此智慧型多層式工作指派系統及其方法提供動態擴增派工技術以提高伺服器的系統產能，充分利用系統資源，加速工作的產出。

3、此智慧型多層式工作指派系統及其方法提供動態收斂派工技術以確保伺服器的穩定度，透過控制執行工作的層級來確保系統負荷不會超過高標值，可確保各交付工作都可在有效控制下完成任務。

S11~S13、S1~S8‧‧‧步驟

101‧‧‧工作管理模組

102‧‧‧多元樹架構模組

103‧‧‧動態擴增與收斂派工層級模組

104‧‧‧資料庫模組

Job‧‧‧交付工作

L0~LN‧‧‧層級

A~C、A1~A3、B1~B2、C1~C2、xx‧‧‧節點

1、2A~2B、3A~3C、4A~4B、5、6x、6y、7~9‧‧‧訊息

第1圖 係為本發明之智慧型多層式工作指派方法之流程圖。

第2圖 係為本發明之智慧型多層式工作指派系統之方塊圖。

第3圖 係為本發明之智慧型多層式工作指派方法之另一流程圖。

第4圖 係為本發明之多元樹架構模組建置多元樹結構之實施例之示意圖。

第5圖 係為本發明之動態擴增與收斂派工層級模組執行動態擴增或收斂之實施例之示意圖。

第6圖 係為本發明之智慧型多層式工作指派系統及其方法之再一流程圖。

為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本 發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第1圖，其係為本發明之智慧型多層式工作指派方法之流程圖。此智慧型多層式工作指派方法係由本發明所述之智慧型多層式工作指派系統所執行，適用於一資訊系統中，例如會計資訊系統等等。本發明對於資源有限的資訊系統提供一個很好的發展模組，特別是適合需大量資料分析或排程處理任務的資訊系統，像是會計資訊系統月底關帳及一些相關報表或是決策分析系統的資料分析，均可利用本發明來提升系統的產出，亦可兼顧系統的穩定性及時效性，並有效提升系統資源使用率。其中，本發明之智慧型多層式工作指派系統主要包含有工作管理模組101、多元樹架構模組102、動態擴增與收斂派工層級模組103及資料庫模組104，如第2圖所示。此智慧型多層式工作指派方法之流程步驟為：

步驟S11：經由工作管理模組接收一交付工作，並解析出交付工作所對應之一執行參數。其中，工作管理模組係依據交付工作之工作類型解析出執行參數。

步驟S12：藉由多元樹架構模組接收交付工作及執行參數，以依據執行參數來架構出對應交付工作之一多元樹結構。其中，多元樹結構以樹狀分支方式形成有複數個層級，下一個層級係由上一個層級中至少一個節點向下分支為複數個節點所形成。

步驟S13：利用動態擴增與收斂派工層級模組依據資訊系統之負荷狀態選擇性地優先處理交付工作所對應之多元樹結構之其中一個層級，且動態擴增與收斂派工層級模組係週期性地偵測資訊系統之負荷狀態，以選擇性地擴增處理至下一個層級或收斂至上一層級，直至執行處理完交付工作之所有層級中之節點。其中，資訊系統之負荷狀態包含記憶體使用率以及CPU使用率等等。當動態擴增與收斂派工層級模組偵測資訊系統之負荷狀態小於一設定下限值時，將動態選定目前處理層級中之至少一個節點以進行擴增，以擴增執行被選定節點之下一個層級中的多個分支節點；若偵測到之負荷狀態大於一設定上限值時，動態擴增與收斂派工層級模組則將收斂目前處理層級中之部份或全部節點至其所對應之上一個層級 之節點。

在上述中，交付工作、執行參數及多元樹結構係儲存於資料庫模組中。另外，此方法還包含的步驟有：經由工作管理模組依據資訊系統之負荷狀態來選擇性地將交付工作傳遞至多元樹架構模組，使多元樹架構模組於資料庫模組中取得執行參數以對交付工作進行多元樹結構之架構。

在本發明的系統架構中，每個交付工作在被執行前，會透過多元樹建置模組來產出其工作的多元樹結構，多元樹具備有向下發散與向上收斂的特性，利用此特性動態擴增與收斂派工層級模組可以依據目前資訊系統負荷以及交付工作的執行授權數來控制執行緒的個數，並由於多元樹架構的特性，各執行緒對應的節點都具備獨立性，並不會互相影響且可確保交付工作執行的完整性。

詳細地來說，本發明的系統主要由四個模組所組成，如第2圖所示，其名稱與主要功能分述如下：

工作管理模組101：此模組負責將使用者於前端系統介面交付之工作儲存，以及負責選定待執行之交付工作賦予多元樹架構模組102。

多元樹架構模組102：此模組會依據工作類別來建置交付工作的多元樹架構。

動態擴增與收斂派工層級模組103：負責交付工作的執行，會依據系統負荷來決定取用工作多元樹的特定層級來執行，並於執行過程中動態檢測是否擴增或收斂派工層級來提升系統產出或降低系統負荷。

資料庫模組104：負責儲存工作管理模組101、多元樹架構模組102及動態擴增與收斂派工層級模組103所需要的相關資料。

本發明利用多元樹結構作為切割交付工作的方法，多元樹具備層化的架構，也就是上層節點與其子節點有集合的關係，這種關係作為動態擴增與收斂派工層級的基礎，可確保交付工作的完整性以及各個工作執行緒處理資料的獨立性。當前端使用者交付多個後端執行的工作後，由工作管理模組101將各交付工作儲存於資料庫模組104中，並在等待交付工作清單中選擇目前可被執行的工作交予多元樹架構模組102，多元樹架構模 組102將交付工作依據其工作類別建置多元樹結構。完成結構建置後，動態擴增與收斂派工層級模組103接手進行交付工作的執行，此模組將依據系統現況決定該工作可執行的多元樹層級，執行過程中，動態擴增與收斂派工層級模組103依據資訊系統負荷臨界值來決定是否擴增或收斂，直到交付工作執行完成。其中，資料庫模組104扮演資料暫存以及交付工作的執行狀態。

請參閱第3圖，其係為本發明之智慧型多層式工作指派方法之另一流程圖，說明了一個被交付工作的詳細執行流程。首先，使用者於前端瀏覽器介面交付工作執行後，應用伺服器接收需求並將交付工作相關資訊傳送給工作管理模組101負責處理，工作管理模組101依據其工作類別來剖析交付工作，完成剖析後擷取使用者輸入之執行參數並儲存至資料庫模組104。完成後，工作管理模組101會依據系統狀態決定是否讓此交付工作交付執行，若系統負荷仍可執行，則會將該交付工作之執行旗標設定為TRUE，接續將此交付工作傳遞至多元樹架構模組102；若系統負荷仍無法執行該交付工作，則執行旗標維持為FALSE，等待下一次的執行判斷。多元樹架構模組102在收到交付工作執行的任務後，會從資料庫模組104取得該交付工作的相關執行參數，依據這些參數來架構該工作的多元樹結構，並將多元樹結構儲存至資料庫模組104。動態擴增與收斂派工層級模組103會定期至資料庫模組104中取得需被執行的交付工作，隨即啟動工作的執行。首先動態擴增與收斂派工層級模組103取得該工作的多元樹結構，並依據資訊系統現況決定可執行的多元樹層級，隨即分派數個執行緒開始平行執行該交付工作，並於固定周期決定是否針對此交付功能執行緒進行擴增或是收斂派工層級，直到交付工作完成執行為止。

在本發明的系統中，多元樹架構模組102負責架構交付工作的多元樹架構，此多元樹架構模組102會先至資料庫模組104取得交付工作的架構因子，架構因子具備可清楚識別資料分群的特性，各類的交付工作會因為架構因子不同而會有不同的多元樹的產生。可參閱第4圖，其顯示本發明之多元樹架構模組建置多元樹結構之實施例之示意圖。在圖中，一個交付工作Job透過多元樹架構模組102後，將產生一個具有L1~LN層級 的多元樹架構，結構中每一個父節點所包含的資料均會等於轄下子節點所包含的資料總和，多元樹的節點將會被動態擴增與收斂派工層級模組103所使用，動態擴增與收斂派工層級模組103會依據資訊系統負荷來決定交付工作Job的執行派工層級。派工層級指的是多元樹結構的L1~LN層，1~N代表動態的層級，會依據第一次交付工作被執行時，動態擴增與收斂派工層級模組103會尋找最佳的派工層級來執行，在執行過程中動態擴增與收斂派工層級模組103將週期性的去偵測資訊系統使用率，包含了記憶體使用率以及CPU使用率，若發現使用率超過臨界值，動態擴增與收斂派工層級模組103將會捨棄部分執行緒，並將收斂派工層級至其父層級；若發現系統負擔較輕，仍可增加執行緒個數，動態擴增與收斂派工層級模組103將會動態選定一些節點進行擴增派工層級，加速交付工作的執行時間。可參閱第5圖，其係為本發明之動態擴增與收斂派工層級模組執行動態擴增或收斂之實施例之示意圖，說明了一個執行交付工作在動態擴增與收斂派工層級模組103所執行的生命週期。S1步驟表示工作初始的多元樹架構；進入S2步驟階段，動態擴增與收斂派工層級模組103選擇L2層作為執行交付工作的派工層級，在經過一段時間的檢測，當資訊系統使用率SUR使用率低臨界值，動態擴增與收斂派工層級模組103會啟動動態擴增派工層級，如S3步驟、S4步驟、S5步驟所示，其代表連續動態擴增派工層級；當動態擴增與收斂派工層級模組103偵測到系統使用率超過UH時，派工層級將被收斂如S6步驟所示。當有部分節點完成執行時，代表該節點的所包含的資料均已完成處理，如S7步驟所示，直到所有執行中的節點完成後，既代表該交付工作被完整的執行，如S8步驟所示。

另外，請參閱第6圖，其係為本發明之智慧型多層式工作指派系統及其方法之再一流程圖，此描述了一個交付工作經過使用者交付給系統執行後，經過工作管理模組的解析後一直到動態擴增與收斂派工層級模組啟動執行緒到結束的過程。

步驟一：使用者透過前端設備送出交付工作訊息1給工作管理模組101。

步驟二：工作管理模組101將交付工作相關資料以訊息2A 請求資料庫模組104予以儲存。資料庫模組104完成將交付工作參數儲存後，回覆訊息2B給工作管理模組101儲存完成。

步驟三：工作管理模組101在得到2B訊息確認交付工作已完成儲存後，發送訊息3請求多元樹架構模組102為該交付工作進行多元樹結構的建置。多元樹架構模組102接收到多元樹建置需求後發送3A訊息向資料庫模組104取得該交付工作的相關執行參數，資料庫模組104取得資料後透過3B訊息回覆給多元樹架構模組102，多元樹架構模組102開始進行交付工作多元樹結構建置，完成建置後，利用3C訊息將多元樹結構儲存至資料庫模組104，並設定為等待執行狀態。

步驟四：工作管理模組101週期利用訊息4A向資料庫模組104探詢是否有等待執行的交付工作需要被執行，資料庫模組104收到4A訊息後，會將等待並且可執行的交付工作以4B回覆給工作管理模組101。

步驟五：工作管理模組101在收到4B可執行交付工作訊息後，發送訊息5通知動態擴增與收斂派工層級模組103來啟動交付工作的執行，訊息5包含該交付工作的多元樹結構。

步驟六：動態擴增與收斂派工層級模組103在取得交付工作的多元樹結構後，會先依據系統負荷來決定初始執行的交付層級，然後透過6x訊息向執行緒池取得足夠數量的執行緒，在執行一段時間後動態擴增與收斂派工層級模組103會再依據系統負荷來決定是否擴增或收斂交付層級，若發現系統負荷過低，且交付工作仍可下向擴增，則再次發送6x訊息向執行緒池取得仍為閒置的執行緒；若發現系統負荷已超過設定最大值，則動態擴增與收斂派工層級模組103將收斂交付工作的派工層級，透過6y訊息歸還執行緒至執行緒池，直到交付工作所有多元樹節點均被執行完成。

步驟七：交付工作完成執行後，動態擴增與收斂派工層級模組103將會把完成執行的相關資訊透過訊息7寫回資料庫模組104。

步驟八：交付工作完成並將結果完成儲存至資料庫模組104後，動態擴增與收斂派工層級模組103以訊息8告訴工作管理模組101，此交付工作已經完成執行，請工作管理模組101進行下一個交付工作的安排。

步驟九：工作管理模組101在收到訊息8後，會將執行結果 以訊息9告訴使用者完成執行。

綜合上述，本發明使用的系統及方法，係以階層式的多元樹來切割工作，可以明確的區分每個節點所包含的資料範圍，結合動態擴增與收斂派工模組，可以依據系統負荷來決定派工層級，執行過程中動態擴增或是收斂派工層級，此方法對於線上分析處理(Online Analytical Processing)或是資料倉儲(Data Warehousing)類型的系統有顯著的幫助，特別是應用在雲端架構下的系統，更可以大幅提升系統的使用率與產出，也減少系統過載導致互相爭搶資源所造成的延遲。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

S11~S13‧‧‧步驟

Claims (6)

1. 一種智慧型多層式工作指派系統，適用於一資訊系統中，其包含：一工作管理模組，係接收一交付工作，並解析出該交付工作所對應之一執行參數；一多元樹架構模組，係接收該交付工作及該執行參數，以依據該執行參數來架構出對應該交付工作之一多元樹結構，其中該多元樹結構以樹狀分支方式形成有複數個層級，下一個層級係由上一個層級中至少一個節點向下分支為複數個節點所形成；一動態擴增與收斂派工層級模組，係執行該交付工作，該動態擴增與收斂派工層級模組將依據該資訊系統之負荷狀態選擇性地優先處理該交付工作所對應之該多元樹結構之其中一個層級，且該動態擴增與收斂派工層級模組係週期性地偵測該資訊系統之負荷狀態，以選擇性地擴增處理至下一個層級或收斂至上一層級，直至執行處理完所有層級中之節點；一資料庫模組，係儲存該交付工作、該執行參數及該多元樹結構；以及其中當該動態擴增與收斂派工層級模組偵測該資訊系統之負荷狀態小於一設定下限值時，將動態選定目前處理層級中之至少一個節點以進行擴增，以擴增執行該被選定節點之下一個層級中的多個分支節點；若偵測到之負荷狀態大於一設定上限值時，該動態擴增與收斂派工層級模組則將收斂目前處理層級中之部份或全部節點至其所對應之上一個層級之節點。
2. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型多層式工作指派系統，其中該工作管理模組係依據該交付工作之工作類型解析出該執行參數並儲存至該資料庫模組中，且該工作管理模組係依據該資訊系統之負荷狀態來選擇性地將該交付工作傳遞至該多元樹架構模組，使該多元樹架構模組由該資料庫模組中取得該執行參數以對該交付工作進行該多元樹結構之架構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型多層式工作指派系統，其中該資訊系統之負荷狀態包含記憶體使用率以及CPU使用率。
4. 一種智慧型多層式工作指派方法，適用於一資訊系統，該方法包含下列步驟：經由一工作管理模組接收一交付工作，並解析出該交付工作所對應之一 執行參數；藉由一多元樹架構模組接收該交付工作及該執行參數，以依據該執行參數來架構出對應該交付工作之一多元樹結構，其中，該多元樹結構以樹狀分支方式形成有複數個層級，下一個層級係由上一個層級中至少一個節點向下分支為複數個節點所形成；利用一動態擴增與收斂派工層級模組依據該資訊系統之負荷狀態選擇性地優先處理該交付工作所對應之該多元樹結構之其中一個層級，且該動態擴增與收斂派工層級模組係週期性地偵測該資訊系統之負荷狀態，以選擇性地擴增處理至下一個層級或收斂至上一層級，直至執行處理完該交付工作之所有層級中之節點；其中經由一資料庫模組儲存該交付工作、該執行參數及該多元樹結構；以及其中當該動態擴增與收斂派工層級模組偵測該資訊系統之負荷狀態小於一設定下限值時，將動態選定目前處理層級中之至少一個節點以進行擴增，以擴增執行該被選定節點之下一個層級中的多個分支節點；若偵測到之負荷狀態大於一設定上限值時，該動態擴增與收斂派工層級模組則將收斂目前處理層級中之部份或全部節點至其所對應之上一個層級之節點。
5. 如申請專利範圍第4項所述之智慧型多層式工作指派方法，其更包含下列步驟：經由該工作管理模組依據該交付工作之工作類型解析出該執行參數並儲存至該資料庫模組中，且經由該工作管理模組依據該資訊系統之負荷狀態來選擇性地將該交付工作傳遞至該多元樹架構模組，使該多元樹架構模組由該資料庫模組中取得該執行參數以對該交付工作進行該多元樹結構之架構。。
6. 如申請專利範圍第4項所述之智慧型多層式工作指派方法，其中該資訊系統之負荷狀態包含記憶體使用率以及CPU使用率。