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网格市场环境下资源调度机制研究

武斌  
【摘要】: 随着网格技术的不断发展,商业网格项目逐渐增多,网格系统逐渐从传统的免费计算资源提供者的角色转变为具有商业用途的互联网资源共享中间件,提供作为公共品的资源与服务,网格进入了网格市场的新发展阶段。网格市场是采用经济学方法进行资源管理与分配的非合作型网格,与传统的网格相比,网格市场依据其独有的激励特性鼓励众多资源提供者与资源消费者加入网格市场,为网格市场带来了丰富的资源与众多的用户,提高了网格效率,降低了社会总成本,为网格进一步发展提供了前进的动力。在国内外,作为开放网络的典型代表,网格市场成为分布式系统方向最活跃的研究领域之一。 由于网格资源交易环境与实体经济环境具有很强的相似性,网格市场资源分配与管理方法也类似于现实社会的经济活动,因此,借助现有的市场经济的管理方法可以有效的解决网格市场环境中资源调度与分配的问题,经济学方法很大程度上促进了网格市场的发展。但与此同时,网格市场资源更为异构、动态与自治的特征,以用户为中心的最优化目标也为网格市场资源调度问题提出了新的挑战。 本文围绕资源调度问题,针对网格市场环境下网格资源规模较大、异构性强、资源动态自治可用性低、用户QoS需求复杂等特征,开展了以下研究工作: 本文首先综述了网格的概念与发展历程,然后给出了网格市场的概念及其特征,并给出了网格市场的研究现状。分析了网格市场环境下网格调度面临的新问题,深入分析了由于网格市场更为异构、动态、自治的特性造成的网格市场中资源的查找效率低下、资源可用性较差以及用户QoS需求无法有效满足的问题,引出本文的研究内容。 在典型调度形式化描述的基础上,本文探讨了网格市场中资源调度的新特征,并分析了这些特征对网格市场资源调度的影响。首先介绍了调度理论的形式化描述与符号集含义;然后介绍了网格调度的分类与调度流程,最后分析了网格市场环境下作业调度与资源分配的新特征,并以此为基础展开以下的研究工作。 针对网格市场环境的分布性、动态性和资源异构性等特点,论文第三章基于超级节点的结构,提出了一种类型感知的多属性资源查找机制。该机制考虑节点资源的多样性,不拘泥于传统的节点分组,依据资源类型和属性相关性将资源划分为若干个资源分组,提高组内资源的“纯”度,提高查找的精确性。同时将资源类型作为资源分组管理节点标识的一部分,快速定位特定类型的资源分组,提高查找的效率。实验表明,该类型感知的多属性资源查找机制能够在一定程度上提高查找的精确性,有效减少查找消息的平均跳数,降低资源查找相应时间,有效降低资源查找引起的消息数,并且随着系统规模的增大,性能仍得以保持。 论文第四章提出了一种网格市场资源可用性风险评价方法,该方法可有效评价网格资源的可用性指标,为网格市场资源调度提供了全新的角度与依据。首次提出了网格资源可用性风险的概念,基于相关资源的作业历史信息,利用概率与统计的方法对资源可用性风险进行预测与评估,提出了单一网格资源与网格资源集合的可用性风险评价方法,并给出了基于资源可用性风险评价的网格调度算法。该算法可有效的确定可用资源集合,降低网格作业失效率,提高网格资源的使用效率。 论文第五章将信任机制融入网格市场,提出了一种基于信任过滤的资源选择方法。该方法利用相关信任模型对网格市场资源进行信任值计算,依据用户信任需求阈值确定信任度较高的可用资源集合;然后,对可用集合资源计算其使用价格与风险价格,计算得到各可用资源的机会成本;最后提出了基于最小机会成本的启发式资源调度算法。该方法能有效的激励供求双方,通过保证信任度高的资源提供者的总收益来激励更多的可用资源加入网格市场,同时,该方法可有效的降低用户作业的失败率,降低用户资源使用的总成本。 论文第六章提出了一种模糊决策的多维QoS的调度方法,该方法可有效解决普通用户无法提供精确QoS需求的问题,提高了用户对资源服务质量的满意度。首先给出了多维QoS网格调度的形式化描述,利用模糊决策理论有效地将用户模糊的QoS需求的映射到网格资源,利用AHP算法确定用户关于多维QoS各维度之间的权重关系,最后给出了一种模糊决策的多维QOS的调度方法。该方法在不需要用户提供精确的QoS参数前提下,有效满足用户QoS需求,具有较好的一次作业完成率,且作业完成率波动较小。 本文从网格市场资源规模较大、异构性强、资源动态自治可用性低、用户QOS需求复杂等特征呈现出的问题出发,深入分析了由于网格市场更为异构、动态、自治、面向用户的特性造成的网格市场中资源的查找效率低下、资源可用性较差与用户QoS需求无法有效满足的问题,提出了网格市场环境中基于类型感知的多属性资源查找机制,提出了网格市场环境中资源的可用性风险评价方法,提出了基于信任过滤的资源选择算法,提出了基于模糊决策的多维QoS的调度方法,为解决网格市场资源调度问题展示了全新的视角和美好的前景。


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