面向服务的网格资源管理及其鲁棒性研究

论文摘要

由于网格具有分布、异构、动态的特点，因此网格计算环境下资源组织与管理的理论、机制与方法是网格系统研究和应用中最核心并最具有挑战性的问题。论文在综合论述和深入分析网格资源管理特点和现有系统模型的基础上，基于开放网格服务体系结构，利用随机最优控制及动态规划理论，对网格资源分配及其鲁棒性的若干关键问题进行研究与探索。论文主要研究成果如下：1）建立了面向服务的网格资源管理模型，提出了一种面向服务的作业管理机制，它为用户提供透明的、与资源物理位置无关的并带有会话支持的作业服务接口，还引入了服务分级的概念来表示用户需求的不同网格服务级别，作业管理系统则根据可定制的服务级别，将各项QoS特性映射到具体的作业管理行为。提出了一个基于Markov过程的网格动态调度算法，设计了一个面向服务的网格任务调度框架。这个算法很好地解决了网络资源的动态性以及用户对计算资源的竞争问题。2）定义了网格资源管理的成本计算方法。将网格服务成本分为三个部分：服务部署成本、服务等待成本和服务生存成本。并对这三种成本的计算方法进行了定义，利用动态规划方法对问题求解，结果表明此算法减少了动态服务的成本，并得出结论多分配一些资源比少分配资源效果要好。3）提出一个基于分层的网格服务随机控制策略。在网格服务中，服务提供者要想使用网格资源，必须要向资源提供者支付费用。网格服务提供者既要满足服务的需求，又要保持成本最小。当网格服务沿着模型从网格服务层到物理层进行部署时，不可避免的收到外来因素的干扰，从而使成本变得越来越大，严重影响服务质量，此模型利用随机最优控制原理来控制这个波动，使其尽可能减小。4）给出了网格资源管理与任务调度的鲁棒性分析及其计量方法。由于网格应用组件间的松耦合性，外界的扰动必然会导致系统巨大的变化。论文提出网格资源分配鲁棒性的概念，建立了网格资源分配系统闭环控制的自适应性模型，提出了网格资源分配的稳定性判据，给出了针对具体扰动，对系统某个性能指标的鲁棒性进行量度的方法。从而为提升网格系统的鲁棒性，提高系统抗风险能力提供理论参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图清单
• 附表清单
• 引言
• 1 网格计算综述
• 1.1 网格概述
• 1.1.1 网格的定义
• 1.1.2 网格特点
• 1.2 基于OGSA的网格服务
• 1.2.1 网格服务的基本概念
• 1.2.2 网格服务的特征
• 1.2.3 WSRF规范
• 1.2.4 网格服务的形式化定义与状态转移
• 1.3 网格研究现状
• 1.3.1 网格研究面临的挑战
• 1.3.2 国内外研究现状及分析
• 1.3.3 网格研究项目
• 1.4 本章小结
• 2 网格资源管理与任务调度
• 2.1 网格资源管理
• 2.1.1 网格资源管理问题
• 2.1.2 网格资源管理的功能要求
• 2.2 网格资源管理系统组成
• 2.2.1 资源描述和资源存储
• 2.2.2 资源发现和发布
• 2.2.3 任务调度和资源分配
• 2.3 网格计算中任务分配与调度问题的计算模型
• 2.3.1 任务分配与调度的影响因素
• 2.3.2 调度分类
• 2.4 本章小结
• 3 面向服务的网格资源管理模型
• 3.1 随机过程与排队模型
• 3.1.1 随机变量、方差与协方差
• 3.1.2 随机过程的定义
• 3.1.3 Poisson过程
• 3.1.4 Markov过程
• 3.1.5 排队系统的特征和组成
• 3.1.6 多服务窗混合制排队模型M/M/n/m
• 3.2 网格资源管理模型
• 3.2.1 网格资源管理组织形式
• 3.2.2 以服务为中心的网格资源管理策略
• 3.2.3 一个电子政务原型系统示例
• 3.3 基于Markov过程的动态调度算法
• 3.3.1 作业调度框架
• 3.3.2 匹配和调度算法
• 3.3.3 实验结果分析
• 3.4 本章小结
• 4 网格资源管理的成本控制策略
• 4.1 随机最优控制与动态规划
• 4.1.1 离散时间随机状态控制模型的描述
• 4.1.2 动态规划模型的基本要素
• 4.1.3 动态规划的基本定理和基本方程
• 4.1.4 动态规划的适用条件
• 4.1.5 动态规划算法的基本步骤
• 4.2 网格资源管理中的成本计算
• 4.2.1 网格服务部署成本的计算
• 4.2.2 网格服务等待成本的计算
• 4.2.3 总成本的计算
• 4.2.4 问题求解
• 4.2.5 试验分析
• 4.3 网格资源管理的成本控制
• 4.3.1 问题提出
• 4.3.2 网格服务分层框架（Grid Service Hierarchical Framework）
• 4.3.3 分层网格服务建模及定量描述
• 4.3.4 随机控制策略
• 4.3.5 模拟分析
• 4.4 本章小结
• 5 网格资源管理的鲁棒性研究
• 5.1 网格资源管理与任务调度的鲁棒性分析
• 5.1.1 相关工作
• 5.1.2 模型的建立
• 5.1.3 网格资源分配的鲁棒性
• 5.2 网格资源管理鲁棒性量度
• 5.2.1 相关工作
• 5.2.2 网格资源分配的鲁棒性度量建模
• 5.2.3 试验分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢