非集中式网格资源发现和管理模型及关键技术研究

论文摘要

网格是当前分布计算研究领域的热点之一,网格的关键技术是网格资源管理,而网格资源发现则是网格资源管理中的一个基本组成部分,它为网格资源调度寻找满足应用需求的各种资源。与传统分布式系统相比,网格中可集成的资源规模更大,种类更多,结构各异,且分属于不同组织,参与网格的各结点往往拥有不同利益和资源管理策略。随着网格的进一步发展,集中式的资源发现方式将会出现性能瓶颈,而且由于信任和安全方面的原因,集中式的方式难以保证获取足够的资源信息支持应用对资源发现的需求。因此,适应网格发展需求的资源发现方式不应该仅仅依赖集中或全局控制的非集中方式,而应能更好地适应大规模、动态的网格环境。论文研究非集中式网格资源发现和管理中的系统规模动态性与发现效率之间的矛盾及其关键技术,主要从以下几个方面展开了研究工作:1、路由算法和动态自配置特性是实现大规模基于关键字的资源发现方法的关键问题。本文提出具有组播集群的层次性系统模型,设计了混合式路由算法,充分利用物理网络组播特性,节省网络带宽;提出组播集群复制协议和基于关键字的组播树策略AMTP,分别处理节点或者链路失效导致的网络分割以及路由的重建。实验结果表明,这些算法和策略节省了网络带宽,提高了系统的性能,保证了系统的自配置特性。2、针对非结构化拓扑P2P系统的特点,提出基于结点分类的高效资源管理方法(CBS)及其“相似结点分类”拓扑优化技术,通过在各结点上维护压缩状态表指导搜索请求转发和通过搜索缓存提高搜索效率。能够在系统中形成主题相关的结点分类聚集,并提供部分远程结点的快捷连接。实验表明,与泛洪、随机转发和Neurogrid等方法相比,CBS方法通过维护少量状态信息在保持较低搜索延迟的同时,显著降低资源搜索的消息开销,从而提高非结构化拓扑P2P系统的可扩展性和性能。3、结合P2P技术提出了网格环境中的一种资源发现模型及其需要解决的关键问题和方法。设计了节点加入与离开算法和资源查找算法,加快了资源定位和对资源有效的利用。该模型和算法支持基于属性的动态分布式查找,具有很好的扩展性。4、服务质量(QoS)是衡量网格是否成功的重要因素,本文基于QoS指标,提出了一种网格资源功能与性能评估标准及其相应的指标优化机制。提出基于优化时间轴的资源预留机制,解决了“资源碎片”问题,提高了资源请求的接受率和有效资源的利用率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要缩略词
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 网格的基本概念
• 1.1.2 网格资源和资源管理
• 1.1.3 网格信息服务和资源发现
• 1.1.4 网络规模的发展对原有的资源发现方法提出挑战
• 1.2 资源发现方法的相关研究
• 1.2.1 Web Service中的服务发现方法
• 1.2.2 P2P资源发现技术
• 1.2.3 几个有代表性的网格资源管理方法
• 1.3 本文的研究目标和内容
• 1.4 本文的结构
• 第二章 基于层次模型的具有组播特征的资源发现方法
• 2.1 基于属性的资源发布与订阅概述
• 2.2 层次性树状逻辑结构系统模型
• 2.3 基于属性的混合路由算法
• 2.4 自配置策略（即自适应算法）
• 2.4.1 组播集群复制策略
• 2.4.2 基于属性的组播树策略AMTP
• 2.5 实验
• 2.5.1 实验环境设置和评价指标
• 2.5.2 实验结果分析
• 2.6 小结
• 第三章 基于相似结点分类的高效资源管理方法CBS
• 3.1 邻居结点的选择
• 3.1.1 Bloom Filter压缩技术
• 3.1.2 结点相似度
• 3.1.3 邻居结点的选择算法
• 3.2 资源管理
• 3.2.1 状态表组成
• 3.2.2 状态表维护与更新算法
• 3.3 资源搜索方法及其算法
• 3.4 基于邻居节点的非统一信息分发策略
• 3.4.1 概率策略
• 3.4.2 优先分发策略
• 3.4.3 变化敏感策略
• 3.5 模拟实验与评估
• 3.5.1 模拟环境
• 3.5.2 CBS搜索延迟
• 3.5.3 CBS消息开销
• 3.5.4 CBS存储开销
• 3.5.5 非统一信息分发地精确性
• 3.5.6 不同资源拓扑模型的非统一信息分发的错误与费用
• 3.6 小结
• 第四章 基于P2P模型的网格资源服务的管理方法
• 4.1 基于P2P模型的资源发现方法
• 4.1.1 资源发现模型
• 4.1.2 资源发现过程
• 4.2 基于P2P模型的资源管理方法
• 4.2.1 资源的表示
• 4.2.2 资源节点的加入和离开
• 4.2.3 资源请求的处理及算法
• 4.3 性能优化
• 4.3.1 P2P层设计
• 4.3.2 资源信息传递的改进
• 4.4 小结
• 第五章 基于时间轴优化的网格资源预留机制研究
• 5.1 网格资源预留机制和存在的问题
• 5.1.1 资源能力及度量方式
• 5.1.2 资源预留机制及问题描述
• 5.2 优化时间轴网格资源预留机制
• 5.2.1 资源能力请求接受测试算法
• 5.2.2 优化时间轴的资源预留机制与算法
• 5.3 性能评估
• 5.3.1 评估参数和指标
• 5.3.2 结果分析
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间的研究成果