【信息科学与工程学】计算机科学与自动化———第六十四篇 内存 系列一 内存算法06

编号：C-D1-334

类型：算法/内存中计算

领域：内存计算 / 图计算

内存模块：主内存 (DRAM)

内存的模式：主内存

功能：实现内存中图计算的自适应分区与负载均衡，针对大规模图计算（如PageRank，社区发现，最短路径），通过自适应图分区、动态负载均衡和异步计算，优化内存访问和计算并行性，提高整体系统吞吐量。

算法：自适应图分区与负载均衡（Adaptive Graph Partitioning and Load Balancing）

算法逐步推理思考的数学方程式：

1. 图分区问题： 给定图G=(V,E)，划分为k个部分P₁, P₂, ..., Pₖ 目标：最小化割边数，同时保持各部分平衡 割边：端点在不同分区的边 平衡约束：|V(Pᵢ)| ≤ (1+ε)·|V|/k，对于所有i 2. 自适应分区： 初始分区：使用谱聚类、Metis等 运行时监控：计算负载、通信负载 动态调整：根据运行时信息调整分区 迁移代价：迁移顶点和边的开销 3. 负载均衡： 计算负载：顶点计算时间 通信负载：跨分区边通信 负载度量：L(Pᵢ) = α·计算负载 + β·通信负载 均衡目标：最小化maxᵢ L(Pᵢ) - minᵢ L(Pᵢ) 4. 异步计算： 不同分区