網(wǎng)格服務(wù)可靠性建模及任務(wù)調(diào)度優(yōu)化研究.pdf

1、隨著制造產(chǎn)品功能和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性增加，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中對(duì)計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力的需求量也越來越大，僅靠單個(gè)計(jì)算機(jī)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需求。網(wǎng)格技術(shù)的出現(xiàn)，使得人們能夠通過互聯(lián)網(wǎng)獲得更加強(qiáng)大的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存能力，而且還可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)計(jì)算機(jī)的協(xié)同工作。利用網(wǎng)格技術(shù)，許多產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域中一些以前看來不可能完成的問題都能迎刃而解。然而，由于網(wǎng)格系統(tǒng)的復(fù)雜性，網(wǎng)格在可靠性方面仍面臨著諸多問題，致使網(wǎng)格系統(tǒng)還無法真正深入制造領(lǐng)域并最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)行業(yè)模式的

2、巨大變革。
　　 作為衡量網(wǎng)格服務(wù)質(zhì)量的重要屬性，網(wǎng)格服務(wù)可靠性能夠從用戶的角度反映網(wǎng)格系統(tǒng)提供服務(wù)的能力，因此如何分析和提高網(wǎng)格服務(wù)可靠性已經(jīng)引起國內(nèi)外眾多學(xué)者的極大關(guān)注。本文將網(wǎng)格容錯(cuò)技術(shù)和可靠性分析方法相結(jié)合，研究了容錯(cuò)機(jī)制下的網(wǎng)格服務(wù)可靠性建模以及考慮網(wǎng)格服務(wù)可靠性的任務(wù)調(diào)度優(yōu)化問題，為從根本上提高網(wǎng)格系統(tǒng)的可靠性做出基礎(chǔ)性的探索。首先引入節(jié)點(diǎn)失效恢復(fù)機(jī)制，研究了考慮失效恢復(fù)以及本地任務(wù)到達(dá)的網(wǎng)格服務(wù)可靠性建模問題；其次

3、，在所建立的模型基礎(chǔ)上，研究了以網(wǎng)格服務(wù)可靠性為中心的網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度優(yōu)化方法；最后針對(duì)網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度過程中的資源定價(jià)問題，提出了網(wǎng)格資源補(bǔ)償?shù)母拍?，形成了一種市場(chǎng)機(jī)制下的資源定價(jià)方式，從而為網(wǎng)格走向社會(huì)生產(chǎn)生活創(chuàng)造有利條件。
　　 本文的研究成果主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
　　 （1）考慮失效恢復(fù)的網(wǎng)格服務(wù)可靠性建模
　　 為了提高網(wǎng)格的服務(wù)可靠性，引入本地失效恢復(fù)機(jī)制，同時(shí)考慮軟件失效的影響，給出了一種考慮節(jié)點(diǎn)失效恢

4、復(fù)能力的網(wǎng)格服務(wù)可靠性模型。為了提高模型的實(shí)用性，允許資源擁有者根據(jù)資源狀況自行調(diào)節(jié)資源的失效恢復(fù)次數(shù)以及網(wǎng)格任務(wù)生存時(shí)間，在此基礎(chǔ)上，研究了失效恢復(fù)限制下的網(wǎng)格服務(wù)可靠性建模問題。該模型為解決“大網(wǎng)格服務(wù)”可靠性偏低問題提供了一種有效的途徑。
　　 （2）制造網(wǎng)格中制造資源的網(wǎng)格任務(wù)可靠性研究
　　 制造資源具有自治性、異構(gòu)性及動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)，制造資源除了完成制造網(wǎng)格分配的任務(wù)外，還負(fù)責(zé)本地管理域的工作任務(wù)。特別是在本地

5、任務(wù)優(yōu)先策略下，本地任務(wù)到達(dá)以及失效等因素都會(huì)嚴(yán)重影響資源能否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成網(wǎng)格任務(wù)。針對(duì)這一問題，采用Petri網(wǎng)技術(shù)對(duì)網(wǎng)格任務(wù)的執(zhí)行過程進(jìn)行了狀態(tài)分析。在此基礎(chǔ)上，通過蒙特卡洛仿真獲得了本地任務(wù)優(yōu)先策略下的網(wǎng)格任務(wù)可靠性，并分析了本地任務(wù)到達(dá)率、本地任務(wù)執(zhí)行率等因素對(duì)網(wǎng)格任務(wù)可靠性的影響，從而為網(wǎng)格資源管理系統(tǒng)更好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度提供依據(jù)。
　　 （3）失效恢復(fù)機(jī)制下的網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度優(yōu)化研究
　　 在建立的網(wǎng)格服務(wù)

6、可靠性模型基礎(chǔ)上，研究了網(wǎng)格服務(wù)可靠性最大化和執(zhí)行費(fèi)用最小化的多目標(biāo)任務(wù)調(diào)度優(yōu)化問題，并采用蟻群算法對(duì)該模型進(jìn)行求解。為了提高網(wǎng)格服務(wù)可靠性，采用網(wǎng)格任務(wù)冗余調(diào)度模式，建立了費(fèi)用約束下的網(wǎng)格任務(wù)冗余調(diào)度優(yōu)化模型。在模型求解中，采用遺傳算法，并針對(duì)資源約束問題設(shè)計(jì)了專門的修正因子，從而確保算法的正常運(yùn)行。仿真結(jié)果驗(yàn)證了算法的有效性。
　　 （4）市場(chǎng)價(jià)值下的網(wǎng)格資源補(bǔ)償研究
　　 市場(chǎng)機(jī)制下的網(wǎng)格資源管理是解決網(wǎng)格資源短缺

7、的重要手段。通過深入分析目前網(wǎng)格資源稀缺的原因，得出了網(wǎng)格用戶不僅需要支付一定的資源花費(fèi)，而且還需要對(duì)資源由于執(zhí)行網(wǎng)格任務(wù)而喪失執(zhí)行本地任務(wù)的損失做出補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)論。分析了兩種調(diào)度策略下的資源平均收益，并基于微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)中機(jī)會(huì)成本的概念，給出了網(wǎng)格任務(wù)時(shí)間限制下的資源最小補(bǔ)償表示形式，在此基礎(chǔ)上提出了一種市場(chǎng)機(jī)制下的資源定價(jià)模型。采用蒙特卡洛仿真模擬兩種任務(wù)調(diào)度策略的期望收入，獲得了資源最小補(bǔ)償?shù)木唧w數(shù)值，分析了網(wǎng)格任務(wù)特征和資源特征對(duì)資源最