網格信息服務及資源管理若干關鍵技術的研究.pdf

1、網格計算是當今相當活躍的一個研究領域，被認為是下一代Intemet的重要應用之一，網格也是國家級高性能計算和信息服務的戰(zhàn)略性基礎設施。網格計算的目標是將地理上分布、異構的各種超級計算機、數據存儲系統(tǒng)、虛擬現實系統(tǒng)和各種專用的儀器設備等通過高速計算機網絡集成起來，構建網絡虛擬超級計算機，解決大型應用問題，在科學研究、軍事領域、企業(yè)應用和信息服務等方面發(fā)揮重大作用。特別是近來，網格計算和WebService技術的融合，使得網格計算能適合商業(yè)

2、的應用需求，即需要無縫地和已有的服務與資源的集成，完成了網格技術的應用領域從科技領域到商業(yè)領域的轉移，使網格計算成為無所不在的計算模式。 網格安全、信息服務、資源管理、數據管理是網格計算的核心領域，是網格計算的基礎設施。本文重點研究了網格互連、網格信息服務、網格資源管理等方面的關鍵技術，對這些方面的關鍵技術進行擴展或改進，主要研究工作包括： 1)提出基于Agent的網格互連結構：為解決不同網格域安全機制不同的問題以及不同

3、網格域資源訪問、管理問題，本文將網格技術與移動Agent技術結合起來，提出了一種基于Agent的網格互連結構，可以實現不同網格域的用戶認證、授權、安全通信、資源分配調度等網格基本服務。在實現網格資源負載平衡、容錯、生命周期管理方面作了一些有意義的嘗試。基于Agent的網格互連結構建立在網格五層沙漏結構上，網格平臺采用GlobusToolkit2，Agent平臺采用Grasshoper作為開發(fā)平臺，開發(fā)了一個原型系統(tǒng)。為了評估基于Agen

4、t的網格互連結構的性能，本文使用隨機Petri網對系統(tǒng)建模并做了模擬，模擬結果表明基于Agem的網格互連結構優(yōu)于基于GSP的網格互連方法。 2)提出支持跨網格域的通用和容錯的網格信息服務：傳統(tǒng)的網格信息服務(GIS)是針對特定虛擬組織(VO)的，GIS只對VO成員提供服務。VO成員沒有或知道很少本地VO以外資源的知識，這給跨網格域的資源共享施加了不少障礙。本文擴充了GlobusToolkit設計和實現的信息服務MDS-2，通過修

5、改VO限定的聚合目錄服務功能來支持跨網格域的資源共享。在本文提出的結構中，VO限定的聚合目錄服務加入到一起形成一個社區(qū)，并選舉一個主目錄服務來提供跨網格域的網格信息服務，向所有VO的成員提供服務。由于主目錄服務是選舉產生的，主目錄服務的故障不會影響目錄服務社區(qū)的功能，因為目錄服務社區(qū)還會選舉產生另一個主目錄服務。本文提出了相應的體系結構、協(xié)議和算法，并利用網絡模擬器NS2模擬了主要算法，取得了比較滿意的實驗結果。 3)提出基于M

6、DS-2的、分散的、魯棒的無線網格信息服務：在無線網格中大量的用戶、信息提供者乃至信息服務頻繁到達和離開無線網格，因此信息服務的核心，聚合目錄應該設計為符合無線網格的移動和游牧特性。本文在MDS-2上擴展，不但結合了MDS-2低級協(xié)議如GRIP、GRRP，并且通過修改聚合目錄的功能來支持無線網格資源發(fā)現和查詢。在本文提出的體系結構中，聚合目錄加入到一起形成目錄組，并選舉一個主目錄向用戶提供無線網格信息服務，其它聚合目錄作為二級目錄并存儲

7、部分無線網格資源信息，替主目錄分擔一些負載。為了解決主目錄從二級目錄查詢資源信息設計了目錄信息協(xié)議DIP，用于主目錄從二級目錄搜集資源信息。為了維護目錄組，設計了目錄組發(fā)現協(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。理論分析和模擬結果表明，算法運行良好。 4)提出WSRF兼容的、基于P2P的無線網格信息服務：進一步改進基于MDS-2的、分散的、魯棒的無線網格信息服務，適應無線網格信息服務

8、特殊要求，向OGSA／WSRF體系結構遷移，并完全消除主從結構，本文提出了WSRF兼容的、基于P2P的無線網格信息服務，WGMDS。WGMDS是一個WSRF兼容的無線網格信息服務，基于P2P機制，而且是輕量和分散的，每一個信息服務都是獨立的，但又是協(xié)作的，沒有主從之分。信息服務對信息服務用戶和信息提供者是動態(tài)的。每一個信息服務是P2P機制的對等實體，它與其它信息服務連接并產生和管理一個對等實體列表包含所有無線網格的信息服務結點。用戶發(fā)送

9、查詢或訂閱請求給信息服務，然后信息服務發(fā)送結果或通知給用戶。在信息服務的后端，它利用P2P機制從其它信息服務收集網格信息，同時也從信息提供者搜集網格信息。本文提出了三個核心算法：對等信息服務發(fā)現算法ISPDA、P2P信息服務提供算法PISPA、信息服務探測算法ISPRA，并做了理論分析和模擬實驗，證實了本文提出的方法具有可行性。 5)一種基于虛擬截止時間制導的Min-Min元任務調度算法：本文提出的元任務調度算法是對Min-Mi

10、n元任務調度算法的改進，其思想是引入虛擬截止時間(virtualdeadline)，虛擬截止時間是假定的、不存在的，如果在本文的元任務調度算法下，任務組都在虛擬截止時間內完成，那么虛擬截止時間可以被拿去，該調度是有效的。在本算法中，任務被分成3個級別，T″，T′和T。T″表示那些只能在一臺機器運行、在其他機器上都會超出虛擬截止時間的任務。T′表示那些至少在一臺機器上運行會超出虛擬截止時間的任務。丁表示那些還未被分配的任務。三個級別的任務