时间片轮转求解器

时间片轮转让多个长时间求解任务分段共享计算资源：任务执行一段时间，安全返回结果与恢复点，释放资源，随后再次排队。异构调度进一步决定每一片应在哪个节点上执行，在解的质量、等待时间、恢复开销与费用之间取得平衡。

本页建立在远端求解之上，介绍异构计算与时间片轮转的设计和实施边界。下文的策略公式和参数示例用于说明调度方案，不是可以直接复制的配置或新增客户端 API；具体可用能力以部署版本的协议、节点能力与实际执行后端为准。轮转不会改变数学模型，也不保证硬实时期限或更快找到最优解。

1. 联合决定任务、节点与时间片

一次调度的结果是三元组 $(T,n,Q)$：执行哪个任务 $T$、使用哪个节点 $n$、分配多长的求解时间 $Q$。

对象	调度所需信息
任务	模型类型与指纹、租户、优先级、期限、预算、预计求解时间与内存、恢复能力、可信恢复点
节点	支持的模型与后端、可用并发及许可证、健康状态、同类任务性能、价格与计费粒度、恢复兼容性
切片	任务及执行尝试标识、节点、时间额度、输入恢复点、输出结果与恢复点、实际耗时和费用

dispatcher 负责准入、排队、选点、时间片和重新调度；calculator 与执行桥接器负责模型重建、后端执行和恢复点生成。调度层使用结构化能力与报告，不通过分析日志猜测后端能力，也不直接依赖厂商 SDK。

简单任务适合一次执行完毕：如果求解耗时远小于保存、传输和重建开销，切片只会增加成本。一次执行并不意味着没有任务超时、预算和取消控制。

2. 可恢复性是轮转的准入条件

只有后端能够安全结束当前片，并为下一片提供有效恢复输入，才允许轮转。

能力组合	可采用的执行方式
原生中断 + 原生 checkpoint	在兼容后端上恢复原生状态；具体恢复深度由后端声明
受控返回 + 可移植 checkpoint + warm start	重建模型并注入历史可行解等信息，不承诺恢复搜索树
不满足以上条件	不可抢占执行，不用强杀进程模拟正常切片

可移植文件不等于可在任意求解器间迁移。每次恢复都要校验租户、任务、模型指纹、协议与格式版本、后端能力和对象完整性。原生 checkpoint 还可能受求解器版本及运行环境限制。

CP 的可移植恢复可以采用“模型快照 + incumbent + 指纹”，重新构建并 warm start。它与原生搜索树恢复是两种能力，不能混用名称或作相同的性能承诺。

3. 先筛选节点，再比较收益

先筛出健康、兼容、具有可用容量和许可证、租户允许且能够承担最低执行费用的节点。恢复不兼容的节点即使便宜，也不能加入候选集。

对候选节点，采用分量归一化后的评分，分数越低越优：

$$S(T,n)=w_c\hat{C}+w_d\hat{D}+w_q\hat{W}+w_m\hat{M}-w_p\hat{P}.$$

这里 $C$ 为预计费用，$D$ 为期限风险，$W$ 为等待时间，$M$ 为迁移开销，$P$ 为同类任务的性能。带帽变量表示按明确基准归一化后的无量纲值，不能直接把秒、金额与吞吐量相加。权重、归一化基准和估计版本都应进入审计记录。

若节点按粒度 $b_n$ 计费，预计运行时间为 $t$，单价为 $c_n$，每片固定费用为 ${\ell }_n$，则一种计费模型是：

$$C(T,n,t)=\lceil \frac{t}{b_n}\rceil b_n{c}_n+{\ell }_n.$$

应按实际计费规则另外纳入传输、存储、恢复及冷启动费用。若按每片 30 秒向上取整，六个 5 秒切片可能计费 180 秒，而一个 30 秒切片只计费 30 秒；缩短时间片不一定省钱。

对于剩余期限 $d>0$，可用下式表达预计超期风险：

$$D=\frac{max(0,\mathrm{ETA}-d)}{max(d,\epsilon )}.$$

已经过期的任务单独处理，不依赖公式中的小量继续运行。即使最快节点也无法满足期限，也应明确报告风险，由任务策略决定拒绝、降级或继续尽力求解。

4. 加权轮转与防饥饿

轮转的单位是可恢复的任务切片，不是操作系统线程。优先级可综合期限紧迫程度、等待时长、进展不足和饥饿补偿；各因素应有界并归一化，避免临近期限的单个任务无限压制其他任务。

仅按动态优先级反复排序不构成公平性保证。实施加权轮转时，应明确每轮服务配额或 deficit 记账、队列轮转规则与稳定的同分顺序，并为长时间未服务的任务保留机会。

例如只有一个可用执行槽，任务 A、B、C 的权重为 2、1、1，示意服务顺序可以是：

第 1 轮：A → B → A → C
第 2 轮：A → B → A → C

这是服务机会的示例，不表示每片耗时或费用相等。若时间片可变，按片数公平与按计算时间公平并不相同，必须选择并记录计量口径。只有在容量、准入负载、单片时长和安全返回时间受到约束时，才能讨论有界等待；持续过载需要准入控制，不能只靠优先级补偿解决。

5. 动态时间片：兼顾开销与响应

时间片应随预计求解耗时、恢复成本、节点费用和期限调整。下面给出可解释的策略形式，而不是现有配置承诺：

$$Q_0=\frac{\alpha {\hat{t}}_{\mathrm{solve}}+\beta {\hat{t}}_{\mathrm{checkpoint}}}{1+\gamma \hat{c}},Q=min(Q_{max},max(Q_{min},Q_0)).$$

这里两个时间估计以相同时间单位表示，$\hat{c}$ 是归一化费率，$\alpha ,\beta ,\gamma$ 为无量纲参数。保存开销较大时倾向使用更长的片，费率较高时可缩短片；但最后仍需检查计费取整与总恢复成本。

假设每片保存和下一片恢复总开销为 $h$，希望开销比例不超过 $r$，则：

$$\frac{h}{Q+h}\le r⟹Q\ge \frac{1-r}{r}h.$$

例如 $h=5$ 秒、$r=20\mathrm{\%}$ 时，至少需要 20 秒有效求解时间。若预算或期限不允许，应调整策略、改为一次执行或明确停止，而不是机械截断后仍声称满足开销目标。

方案可从最小 5 秒、基准 30 秒、最大 300 秒开始压测；这些只是调优起点，不是部署默认值。实际下限还受后端安全返回延迟影响。任务剩余期限必须预留保存、结果上传和收尾时间；剩余时间不足时可以不再派发，不能让最小片长覆盖任务期限。

6. 一片的生命周期与可信结果

一次切片执行按以下顺序组织：

1. 选择任务与节点，计算时间片，预留预计费用。
2. 校验输入模型和最近可信 checkpoint，创建新的切片及执行尝试标识。
3. 重建或恢复模型，在支持的时间控制下执行。
4. 正常结束或受控返回，产生执行报告、候选结果和恢复点。
5. 校验身份、指纹和摘要，将对象可靠保存后再更新权威状态。
6. 结算费用、更新进展、释放执行槽；任务完成，或进入后续调度。

切片可经历 PLANNED → RUNNING → CHECKPOINTING → SUSPENDED，也可能直接 COMPLETED 或 FAILED。重新排队是任务层面的行为；下一次执行创建新切片，不把任务的 QUEUED 混入切片状态机。具体任务转移见远端求解。

预期的时间片返回不是故障超时。切片额度、任务总时限、进程硬超时和节点心跳分别控制不同边界。旧执行尝试的迟到结果不能覆盖新尝试；状态写入需要幂等与并发版本检查。

保存失败时保留上一个可信恢复点与最优可信 incumbent。节点失联后，只有存在合格恢复输入才能恢复；否则只能按策略从固定模型输入重新执行。调度成功、切片完成或文件生成都不代表获得可行解，更不代表已经证明最优。

7. 异构迁移与进展反馈

迁移应把上传、下载、冷启动、模型重建、warm start 和许可证费用计算在内。可采用归一化评分的加性滞回阈值 $H>0$：

$$S(T,n_{\mathrm{new}})+H<S(T,n_{\mathrm{current}}).$$

配合最小驻留片数，避免节点间来回切换。若使用百分比阈值，必须明确分母和零值处理，不能直接对可能为负的评分取“改善 10%”。

非紧急任务可以先选经济节点；进展不足或期限风险上升时再评估升级。也可以先在高性能节点寻找 incumbent，再迁往经济节点继续改进或收紧界，但前提始终是恢复兼容且迁移后预计净收益为正。

反馈可包含目标值、界、gap、耗时、实际费用和后端可用的搜索统计。不同模型类型、规模和后端应分别估计性能；比较目标值时应统一最小化/最大化方向，限定相同模型指纹与目标。缺失的 gap 不应当作零，warm start 也不保证本片结果一定比上一片好。

可用 EWMA 更新同类任务的耗时估计：

$${\hat{t}}_{k+1}=\lambda t_k+(1-\lambda ){\hat{t}}_k,0<\lambda \le 1.$$

估计需要样本数、时效和异常值控制。系统应保留跨片最优的可信解，不能用最新但较差的结果覆盖它。

8. 预算、协议与跨语言一致性

派发前预留费用，返回后按实际计费规则结算。剩余预算不足时，可以在能力允许的前提下降级节点、调整并发或片长，或者等待追加预算、返回可接受的 incumbent、按明确原因终止。预算不足不能映射为数学不可行。

Kotlin 与 Rust 客户端共享服务端协议语义；轮转策略留在服务端，不要求两端各自实现一个调度器。任务字段、节点能力、恢复方式和审计信息遵循统一的协议约定：

• 两种客户端提交相同模型时，时间单位、默认值、错误语义与恢复引用一致。
• 时长在线格式中采用约定的整数毫秒；字段缺失不意味着后端支持对应能力。
• 未知可选元数据可按协议忽略，但未知执行模式不能被静默解释为受支持模式。
• 恢复点跨端读取遵守格式版本、摘要、模型指纹及后端兼容性要求。

这里不提供虚构的 Kotlin/Rust 时间片配置调用。客户端接入与实际源码入口见远端求解，扩展字段在协议发布后再按对应版本使用。

服务端实现与部署说明见 remote-solver 源码和设计文档。