網(wǎng)格信息服務(wù)及資源管理若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、網(wǎng)格計(jì)算是當(dāng)今相當(dāng)活躍的一個(gè)研究領(lǐng)域，被認(rèn)為是下一代Intemet的重要應(yīng)用之一，網(wǎng)格也是國(guó)家級(jí)高性能計(jì)算和信息服務(wù)的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)格計(jì)算的目標(biāo)是將地理上分布、異構(gòu)的各種超級(jí)計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和各種專用的儀器設(shè)備等通過(guò)高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)集成起來(lái)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬超級(jí)計(jì)算機(jī)，解決大型應(yīng)用問(wèn)題，在科學(xué)研究、軍事領(lǐng)域、企業(yè)應(yīng)用和信息服務(wù)等方面發(fā)揮重大作用。特別是近來(lái)，網(wǎng)格計(jì)算和WebService技術(shù)的融合，使得網(wǎng)格計(jì)算能適合商業(yè)

2、的應(yīng)用需求，即需要無(wú)縫地和已有的服務(wù)與資源的集成，完成了網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域從科技領(lǐng)域到商業(yè)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)移，使網(wǎng)格計(jì)算成為無(wú)所不在的計(jì)算模式。 網(wǎng)格安全、信息服務(wù)、資源管理、數(shù)據(jù)管理是網(wǎng)格計(jì)算的核心領(lǐng)域，是網(wǎng)格計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施。本文重點(diǎn)研究了網(wǎng)格互連、網(wǎng)格信息服務(wù)、網(wǎng)格資源管理等方面的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)這些方面的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展或改進(jìn)，主要研究工作包括： 1)提出基于Agent的網(wǎng)格互連結(jié)構(gòu)：為解決不同網(wǎng)格域安全機(jī)制不同的問(wèn)題以及不同

3、網(wǎng)格域資源訪問(wèn)、管理問(wèn)題，本文將網(wǎng)格技術(shù)與移動(dòng)Agent技術(shù)結(jié)合起來(lái)，提出了一種基于Agent的網(wǎng)格互連結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)格域的用戶認(rèn)證、授權(quán)、安全通信、資源分配調(diào)度等網(wǎng)格基本服務(wù)。在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格資源負(fù)載平衡、容錯(cuò)、生命周期管理方面作了一些有意義的嘗試?；贏gent的網(wǎng)格互連結(jié)構(gòu)建立在網(wǎng)格五層沙漏結(jié)構(gòu)上，網(wǎng)格平臺(tái)采用GlobusToolkit2，Agent平臺(tái)采用Grasshoper作為開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)了一個(gè)原型系統(tǒng)。為了評(píng)估基于Agen

4、t的網(wǎng)格互連結(jié)構(gòu)的性能，本文使用隨機(jī)Petri網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)建模并做了模擬，模擬結(jié)果表明基于Agem的網(wǎng)格互連結(jié)構(gòu)優(yōu)于基于GSP的網(wǎng)格互連方法。 2)提出支持跨網(wǎng)格域的通用和容錯(cuò)的網(wǎng)格信息服務(wù)：傳統(tǒng)的網(wǎng)格信息服務(wù)(GIS)是針對(duì)特定虛擬組織(VO)的，GIS只對(duì)VO成員提供服務(wù)。VO成員沒(méi)有或知道很少本地VO以外資源的知識(shí)，這給跨網(wǎng)格域的資源共享施加了不少障礙。本文擴(kuò)充了GlobusToolkit設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的信息服務(wù)MDS-2，通過(guò)修

5、改VO限定的聚合目錄服務(wù)功能來(lái)支持跨網(wǎng)格域的資源共享。在本文提出的結(jié)構(gòu)中，VO限定的聚合目錄服務(wù)加入到一起形成一個(gè)社區(qū)，并選舉一個(gè)主目錄服務(wù)來(lái)提供跨網(wǎng)格域的網(wǎng)格信息服務(wù)，向所有VO的成員提供服務(wù)。由于主目錄服務(wù)是選舉產(chǎn)生的，主目錄服務(wù)的故障不會(huì)影響目錄服務(wù)社區(qū)的功能，因?yàn)槟夸浄?wù)社區(qū)還會(huì)選舉產(chǎn)生另一個(gè)主目錄服務(wù)。本文提出了相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議和算法，并利用網(wǎng)絡(luò)模擬器NS2模擬了主要算法，取得了比較滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 3)提出基于M

6、DS-2的、分散的、魯棒的無(wú)線網(wǎng)格信息服務(wù)：在無(wú)線網(wǎng)格中大量的用戶、信息提供者乃至信息服務(wù)頻繁到達(dá)和離開無(wú)線網(wǎng)格，因此信息服務(wù)的核心，聚合目錄應(yīng)該設(shè)計(jì)為符合無(wú)線網(wǎng)格的移動(dòng)和游牧特性。本文在MDS-2上擴(kuò)展，不但結(jié)合了MDS-2低級(jí)協(xié)議如GRIP、GRRP，并且通過(guò)修改聚合目錄的功能來(lái)支持無(wú)線網(wǎng)格資源發(fā)現(xiàn)和查詢。在本文提出的體系結(jié)構(gòu)中，聚合目錄加入到一起形成目錄組，并選舉一個(gè)主目錄向用戶提供無(wú)線網(wǎng)格信息服務(wù)，其它聚合目錄作為二級(jí)目錄并存儲(chǔ)

7、部分無(wú)線網(wǎng)格資源信息，替主目錄分擔(dān)一些負(fù)載。為了解決主目錄從二級(jí)目錄查詢資源信息設(shè)計(jì)了目錄信息協(xié)議DIP，用于主目錄從二級(jí)目錄搜集資源信息。為了維護(hù)目錄組，設(shè)計(jì)了目錄組發(fā)現(xiàn)協(xié)議DGDP、目錄選舉協(xié)議DEP、目錄心跳協(xié)議DHP和目錄分派協(xié)議DDP等協(xié)議及算法。理論分析和模擬結(jié)果表明，算法運(yùn)行良好。 4)提出WSRF兼容的、基于P2P的無(wú)線網(wǎng)格信息服務(wù)：進(jìn)一步改進(jìn)基于MDS-2的、分散的、魯棒的無(wú)線網(wǎng)格信息服務(wù)，適應(yīng)無(wú)線網(wǎng)格信息服務(wù)

8、特殊要求，向OGSA／WSRF體系結(jié)構(gòu)遷移，并完全消除主從結(jié)構(gòu)，本文提出了WSRF兼容的、基于P2P的無(wú)線網(wǎng)格信息服務(wù)，WGMDS。WGMDS是一個(gè)WSRF兼容的無(wú)線網(wǎng)格信息服務(wù)，基于P2P機(jī)制，而且是輕量和分散的，每一個(gè)信息服務(wù)都是獨(dú)立的，但又是協(xié)作的，沒(méi)有主從之分。信息服務(wù)對(duì)信息服務(wù)用戶和信息提供者是動(dòng)態(tài)的。每一個(gè)信息服務(wù)是P2P機(jī)制的對(duì)等實(shí)體，它與其它信息服務(wù)連接并產(chǎn)生和管理一個(gè)對(duì)等實(shí)體列表包含所有無(wú)線網(wǎng)格的信息服務(wù)結(jié)點(diǎn)。用戶發(fā)送

9、查詢或訂閱請(qǐng)求給信息服務(wù)，然后信息服務(wù)發(fā)送結(jié)果或通知給用戶。在信息服務(wù)的后端，它利用P2P機(jī)制從其它信息服務(wù)收集網(wǎng)格信息，同時(shí)也從信息提供者搜集網(wǎng)格信息。本文提出了三個(gè)核心算法：對(duì)等信息服務(wù)發(fā)現(xiàn)算法ISPDA、P2P信息服務(wù)提供算法PISPA、信息服務(wù)探測(cè)算法ISPRA，并做了理論分析和模擬實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了本文提出的方法具有可行性。 5)一種基于虛擬截止時(shí)間制導(dǎo)的Min-Min元任務(wù)調(diào)度算法：本文提出的元任務(wù)調(diào)度算法是對(duì)Min-Mi

10、n元任務(wù)調(diào)度算法的改進(jìn)，其思想是引入虛擬截止時(shí)間(virtualdeadline)，虛擬截止時(shí)間是假定的、不存在的，如果在本文的元任務(wù)調(diào)度算法下，任務(wù)組都在虛擬截止時(shí)間內(nèi)完成，那么虛擬截止時(shí)間可以被拿去，該調(diào)度是有效的。在本算法中，任務(wù)被分成3個(gè)級(jí)別，T″，T′和T。T″表示那些只能在一臺(tái)機(jī)器運(yùn)行、在其他機(jī)器上都會(huì)超出虛擬截止時(shí)間的任務(wù)。T′表示那些至少在一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行會(huì)超出虛擬截止時(shí)間的任務(wù)。丁表示那些還未被分配的任務(wù)。三個(gè)級(jí)別的任務(wù)