论文部分内容阅读
网格计算旨在发现、分配并协商使用Internet可以访问范围内的各种服务能力，使其以统一的方式进行交互和运作，以实现资源的高度共享和协同工作。随着OGSA(Open GridServices Architecture)和WSRF(WS-resource framework)的出现，网格体系架构与面向服务的架构相融合。在服务网格环境中，网格QoS(Quality of Service)是网格资源管理领域的一大研究熟点，已有的网格QoS方面的研究成果大多关注应用层QoS效用值的优化，缺少对应用层和网络层QoS映射关系的研究。为实现网格QoS保证，资源预留机制已被引入服务网格，但是，目前关于网格资源预留机制的研究在解决由网格资源动态性引起的预留请求拒绝率偏高、重协商频繁等问题上仍然存在不足。本文从质量定义、网格QoS描述、映射和转换出发，建立网格QoS层次结构模型，对网格QoS各个层次所涉及的概念和问题进行了系统化地归纳和研究。结合网格QoS层次结构模型的研究，本文提出一种新的资源预留系统架构及资源分配算法以保证网格QoS。最后，本文设计并实现了校园网格资源管理系统(SEU-GRMS)，SEU-GRMS融入理论研究成果，实现网格典型应用的QoS保证。
本文的研究工作具体包含以下四方面的内容：
(1)网格QoS的描述、测量和映射。提出符合SNAP(Service Negotiation andAcquisition Protocol)协议的网格QoS层次结构模型，本文分别对网格应用层、虚拟组织层和资源设备层中的问题展开研究：提出网格应用的QoS模型，将网格QoS进行分类和测量，提出物理资源层需要为网格服务提供的两种支撑。
(2)多网格资源动态预留系统架构。本文在归纳资源预留生命周期的状态转换、总结虚拟组织组成方式的基础上，提出单个虚拟组织内的网格资源预留系统架构，并为该系统架构的关键模块虚拟资源容器建立理论模型，并进行理论分析。
(3)网格资源联合分配。本文分别研究由原子工作单元和工作单元流两种类型的网格应用的资源分配问题，对于前者，提出基于QoS欧拉距离的网格资源分配算法(RA_QED)选择单个资源。对于后者，研究协同分配的多资源如何在保证用户QoS需求下优化用户满意度，通过将该问题归化为MMKP(Multiple-choice Multiple-dimension Knapsack Problem)问题，然后提出最优解算法RA_BBLP及启发式算法RA_MHEU。
(4)SEU-GRMS的设计和实现。本文在东南大学校园网格平台SEUGrid的基础上，设计和实现了SEU-GRMS。SEUGrid目前主要用于国际空间站上的AMS实验，本文选取AMS实验中的蒙特卡罗仿真计算任务作为典型网格应用，给出SEU-GRMS对蒙特卡罗仿真计算任务的QoS保证方案，以验证和演示SEU-GRMS的QoS保证方案。
本文所提出的网格QoS层次结构模型完备地研究了从顶层网格应用层至底层资源设备层中所涉及的问题，提出网格QoS不同层次间的映射机制，清晰地表达出网格QoS和网络QoS之间的关系。在此基础上，本文提出基于资源预留机制的系统架构及资源联合分配算法，通过对网格底层资源的管理和分配实现对应用层QoS的保证，本文取得的成果可很好地适应网格资源的动态性。结合理论研究成果，本文所设计的校园网格资源管理系统能够有效地对蒙特卡罗仿真计算等科学计算任务进行QoS保证。