面向網格計算的動態(tài)容錯服務策略及相關算法研究.pdf

1、網格計算突破了現(xiàn)有的計算限制，將分布的計算資源組織起來，充分利用了空閑資源，實現(xiàn)了復雜的科學計算與工程應用問題的協(xié)同解決，為用戶提供了強大的計算能力，極大地推動了科學研究和工程實踐的發(fā)展。然而，由于網格系統(tǒng)本身及其資源的高度動態(tài)異構性，網格計算平臺較傳統(tǒng)的計算平臺有更大的出錯機率，故障的頻繁發(fā)生已成為困繞科學家、工程技術人員和網格用戶的主要問題之一。如何針對網格系統(tǒng)的特點，引入恰當?shù)娜蒎e機制，切實提高網格計算的可靠性和穩(wěn)定性，是網格界的

2、研究熱點和難點。 本文基于相關研究成果的對比研究，總結了網格計算的容錯需求，給出了一種動態(tài)容錯服務策略，并據此提出了相應的自適應錯誤檢測算法、基于服務質量的錯誤處理服務選擇算法和高效的錯誤恢復算法，分別是： ①根據網格計算的特點，總結了網格環(huán)境下的特殊容錯需求；結合用戶的服務質量要求，定義了網格環(huán)境下進程錯誤、處理器錯誤和網絡錯誤等基本概念；建立了包括網格錯誤檢測與網格錯誤管理的動態(tài)容錯服務；給出了相應的動態(tài)容錯服務策略

3、。 ②針對現(xiàn)有網格計算環(huán)境出錯機率較大和已有錯誤檢測算法不能有效滿足網格計算錯誤檢測需求問題，提出了一套網格環(huán)境下的白適應錯誤檢測算法。根據網格系統(tǒng)的特點，基于不可靠錯誤檢測思想，結合心跳策略和灰色預測方法，設計了一種動態(tài)心跳機制，給出了預測模型和實時預測策略，并提出了基于該動態(tài)心跳機制的網格進程間錯誤檢測算法；結合主動網方法，提出了錯誤檢測器的動態(tài)層次式組織算法，從理論上分析了相關算法的性能。最后，通過仿真實驗進一步驗證了相關

4、算法的正確性和有效性。 ③針對檢測到錯誤發(fā)生時，如何根據不同網格應用程序需求選擇恰當?shù)腻e誤處理服務問題。結合網格計算的特點，提出了一種基于服務質量的錯誤處理服務選擇算法。在給出幾種常用錯誤處理技術的形式化定義基礎上，建立了可擴展的網格錯誤處理服務質量模型。同時，將動態(tài)的錯誤處理服務選擇問題轉化為基于服務質量的多屬性決策問題，建立了相應的決策模型，并利用主客觀賦權模式確定各個服務質量屬性的權重系數(shù)，彌補單純主觀或客觀賦權模式的不足

5、。在此基礎上，提出了基于服務質量的錯誤處理服務選擇算法，并通過仿真實驗驗證了算法的正確性和有效性。 ④針對網格計算環(huán)境下主機分布范圍廣、參與計算主機數(shù)量大、消息傳輸延遲大，傳統(tǒng)的錯誤恢復方法不能有效滿足網格計算錯誤恢復需求問題。基于回卷錯誤恢復方法，結合消息日志協(xié)議，提出了可用于網格計算環(huán)境的自適應錯誤恢復算法。根據網格計算環(huán)境各節(jié)點間的帶寬不固定且系統(tǒng)可能動態(tài)發(fā)生變化，基于樂觀消息日志協(xié)議，設計了一種能夠隨網格系統(tǒng)的動態(tài)變化而

6、變化的自適應樂觀消息日志協(xié)議。在此基礎上，根據網格計算涉及的范圍廣、規(guī)模大等特點，建立了可擴展的網格計算模型，提出了相應的自適應錯誤恢復算法。最后，通過理論分析和仿真實驗驗證了自適應樂觀消息日志協(xié)議和錯誤恢復算法的正確性和有效性。 綜上，本文針對網格計算的容錯需求，提出了一套涵蓋動態(tài)容錯服務策略及相關算法的完整網格系統(tǒng)容錯解決方案。理論分析和仿真實驗結果表明：相關策略及算法是正確、有效的，可用于網格計算環(huán)境下的容錯處理，有利于提