基于P2P網(wǎng)格的新型科學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)研究.pdf

1、網(wǎng)格技術(shù)和對等(Peer-to-Peer,簡稱P2P)技術(shù)是當(dāng)今分布式計(jì)算領(lǐng)域的兩個研究熱點(diǎn),它們?yōu)楦鞣N高性能計(jì)算應(yīng)用提供了基礎(chǔ)計(jì)算架構(gòu)。網(wǎng)格技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模地集成地理上廣泛分布的各種資源,為各種科學(xué)研究和工程應(yīng)用提供強(qiáng)大的計(jì)算支持,但在網(wǎng)格環(huán)境中節(jié)點(diǎn)缺乏自由度,系統(tǒng)的可擴(kuò)展性不強(qiáng)。而P2P技術(shù)與網(wǎng)格不同,它的每一個節(jié)點(diǎn)都有平等的地位,能夠自由地加入和離開,因此具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性和魯棒性,但現(xiàn)有的P2P技術(shù)節(jié)點(diǎn)缺少安全策略,容易受到惡

2、意攻擊,安全性較差。本文提出了一種P2P網(wǎng)格模型,它融合了網(wǎng)格技術(shù)和P2P技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了一個低成本、高效、穩(wěn)定、安全的科學(xué)計(jì)算架構(gòu)。本文通過詳細(xì)介紹如何實(shí)現(xiàn)基于P2P網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)格模型的P2P網(wǎng)格架構(gòu),如何對P2P網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡,以及P2P網(wǎng)格在科學(xué)計(jì)算和協(xié)同應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)例,全面分析P2P網(wǎng)格的實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化和應(yīng)用,并通過多個實(shí)驗(yàn)證明該混合式計(jì)算架構(gòu)在計(jì)算性能、安全性、可擴(kuò)展性、魯棒性等方面相比于傳統(tǒng)的P2P結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格模型以

3、及相關(guān)應(yīng)用的優(yōu)勢。研究工作取得以下創(chuàng)新成果:(1)利用Globus Toolkit(GT)和Sun Grid Engine(SGE)構(gòu)建了層次型組合中間件架構(gòu)的校園網(wǎng)格。GT能夠高效快速地在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)間傳輸資源和計(jì)算任務(wù),而SGE可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況進(jìn)行自動任務(wù)調(diào)度。這種架構(gòu)在計(jì)算性能、安全性方面都具有較大的優(yōu)勢,具有一定的新穎性和實(shí)用性。(2)實(shí)現(xiàn)了一種基于角色和信譽(yù)訪問摔制的P2P網(wǎng)絡(luò)模型——R2P,并對它進(jìn)行改進(jìn),提出了SW-R2

4、P模型。SW-R2P模型利用零知識交互式證明算法和Bayesian信譽(yù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)一種可信小世界P2P網(wǎng)絡(luò)模型。SW-R2P模型把Bayesian信譽(yù)評估測量和小世界P2P網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)合,不僅能夠保證網(wǎng)絡(luò)的可信性和安全性,還能夠利用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提高網(wǎng)絡(luò)的資源查找性能。(3)實(shí)現(xiàn)了基于SW-R2P模型實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)格架構(gòu),把網(wǎng)格的安全、穩(wěn)定的特點(diǎn)和P2P的可擴(kuò)展、靈活的特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合,提出了一種新型的科學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)。它利用P2P網(wǎng)絡(luò)把所有節(jié)點(diǎn)劃分成組,并使

5、用中間件軟件組織其中部分節(jié)點(diǎn)構(gòu)建成網(wǎng)格。這種層次型的計(jì)算架構(gòu)能夠綜合利用兩種網(wǎng)絡(luò)模型的優(yōu)點(diǎn),具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性。它能夠利用節(jié)點(diǎn)間的交互歷史對P2P網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況進(jìn)行預(yù)測,以此影響資源請求節(jié)點(diǎn)選擇服務(wù)節(jié)點(diǎn)的過程,有效均衡P2P網(wǎng)格環(huán)境的負(fù)載,從而能夠確保資源利用的高效性,節(jié)點(diǎn)服務(wù)的可靠性以及整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。該模型是對P2P網(wǎng)格的一個重要優(yōu)化。此外,利用本文的研究成果P2P網(wǎng)格,改進(jìn)原有的層次型校園網(wǎng)格架構(gòu),實(shí)現(xiàn)一種新型的協(xié)同應(yīng)用框架。