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网格就是一个集成的计算与资源环境,网格环境中,资源是分布在不同地理位置上的,由不同的组织或者个人拥有和操作,资源所有者对资源有绝对的权力,网格对其管理必须满足本地的管理策略。资源拥有者还可以随时决定资源是否加入或退出网格,而且网格资源的负载也是动态的,网格必须反映资源动态变化的要求。基于网格资源的这种自治性、异构性、动态性、复杂性的特点,采用市场经济的管理模式来管理网格资源成为一种行之有效的管理模式,但是目前典型的网格资源管理与调度模式仅仅是从应用层的角度考虑,而网格是一个多层的体系结构,仅仅考虑高层应用势必会产生一定的局限性。因此,寻求一种新的调度算法成为网格资源管理与调度领域亟待解决的问题。
本课题的主要研究工作及创新性体现在以下几个方面:
1) 分析了典型的网格资源调度算法的特点及不足。目前,国内外许多专家学者在网格资源调度算法方面做了大量的研究,不过这些算法主要集中在应用层的QoS(Quality of Service)上,在用户代价和时间截止期限这两个QoS约束下,演变出了许多新的算法和思想。比较典型的有:时间最优算法、代价最优算法、时间代价最优算法。而且对这些算法还进行了仿真研究,获得了较好的效果。但是这些算法和思想仍局限于用户级的QoS,而且仅仅考虑到这两个约束,忽略了网格资源管理与调度是以计算机网络为基础,忽视了计算机网路的QoS约束。本文针对传统算法的局限性将带宽这一QoS度量引入到调度算法中去。
2) 提出了一种基于议价机制的网格资源交易算法。与传统的计算网格资源交易算法相比,该算法通过定义交易时限和价格变化率对议价双方进行约束,比较符合网格环境下资源交易的实际情况,有效地节约了交易时间,同时节省了因交易失败导致的资源浪费和重新选择资源所带来的差价损失。
3) 针对目前典型算法存在的不足,本文提出了一种新的网格资源调度算法:基于网络带宽和用户费用约束的网格资源调度算法。网格是运行在互联网之上的,为满足高性能网格应用端到端QoS保证的要求,除了满足网格应用层的需求外,还需在网格系统结构上实现相应的QoS保证。因此,本算法不仅能满足用户费用最低的要求,而且满足了网格任务的网络带宽需求。经过理论研究和仿真分析表明:在满足用户费用最低的情况下,高带宽的资源应首先分配给具有高带宽需求的任务,避免了出现低带宽要求的任务占用高带宽计算资源,从而导致高带宽要求的任务只能等待的情况。本算法由于考虑到了计算机网络的QoS要求,即把网络的带宽考虑进去,综合网络带宽和用户代价,更接近真实网格,弥补了目前典型算法的局限性。本文在提出该算法之后,还进行了算法的可行性分析,从理论上对算法进行了数学分析,并对算法模型进行了优化,最后在网格仿真环境下对算法进行了仿真研究,仿真结果与理论分析一致。 4) 分析了典型的网格调度仿真工具及其特点,选择GridSim作为本研究的仿真平台,介绍了仿真流程和方法,并将所建议的算法在GridSim上进行仿真研究,将仿真结果与理论分析进行了比较和分析。
本论文得到了国家自然科学基金项目(批准号:60402028,60773211)和武汉市青年科技晨光计划项目(批准号:20045006071)的资助。