志愿计算系统架构和配置管理研究

论文摘要

随着计算机和互联网的普及,越来越多的科研项目使用志愿计算系统Volunteer Computing System, VCS)汇聚和利用广泛分布于互联网上的海量空闲计算资源,因此,志愿计算系统逐渐成为研究热点。节点的匿名性和高动态性给志愿计算系统的架构设计带来了很多技术难题,例如资源管理、容错和安全性等。配置管理作为志愿计算系统其他功能的基础,是系统设计和实现的核心内容,它不仅需要解决志愿计算系统的启动和初始化问题,还要解决系统运行所需基本资源的描述和管理问题,是设计和实现志愿计算系统的一个难点。本文首先总结了志愿计算的技术特点和现存志愿计算系统的系统组成和特性。在分析了志愿计算系统设计目标和功能组成的基础上,针对JAVA语言和P2P(Peer to Peer)技术的特性,本文提出了基于节点分组思想的志愿计算系统PPVCS的系统架构。然后,本文详细设计了PPVCS系统的各个功能模块。首先设计了配置管理中的两种系统启动方式和系统退出流程,并基于信誉机制改进了SCAMP(Scalable Membership protocol)协议进行节点管理；然后本文设计了分布式任务池机制结合任务生命周期管理系统任务,并描述了组内拉、组间推的动态负载平衡方法和主要负责处理节点失效的容错机制；最后描述了系统消息模型在不同情况下使用的通信协议、消息格式等设计细节。最后,本文部分实现了PPVCS中与配置管理相关的功能。实现了系统启动和初始化过程中的两种启动方式；分别实现了节点和任务在消息收发过程中使用到的消息收发方法和数据结构；定义了节点的描述方法,在此基础上实现了节点动态加入退出管理和节点的失效处理方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 本文组织结构
• 第2章 志愿计算
• 2.1 志愿计算概述
• 2.1.1 元计算
• 2.1.2 志愿计算
• 2.2 志愿计算系统
• 2.2.1 基于C/S模式的VCS
• 2.2.2 基于P2P技术的VCS
• 2.2.3 模块化的VCS
• 2.3 本章小结
• 第3章 PPVCS架构设计
• 3.1 设计目标
• 3.2 PPVCS系统架构
• 3.2.1 节点
• 3.2.2 分组
• 3.3 配置管理功能设计
• 3.3.1 系统启动和退出
• 3.3.2 节点管理
• 3.4 通信管理
• 3.4.1 通信实体
• 3.4.2 两层消息机制
• 3.4.3 消息收发
• 3.4.4 消息转换
• 3.5 任务管理
• 3.5.1 任务初始化
• 3.5.2 负载平衡
• 3.5.3 容错机制
• 3.6 系统终端
• 3.7 本章小结
• 第4章 配置管理实现
• 4.1 两种启动方式的实现
• 4.2 消息模型的实现
• 4.2.1 消息格式定义
• 4.2.2 消息收发
• 4.3 节点管理的实现
• 4.3.1 节点描述
• 4.3.2 节点加入退出
• 4.3.3 节点失效处理
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢