一个面向服务网格的调度系统的设计与实现

论文摘要

服务网格是Web服务与网格技术相融合的产物,是未来计算模式的一个发展趋势。调度系统作为服务网格的核心技术,目标是提高网格资源的利用率、改善网格应用的性能。对调度系统的研究,一直是网格研究的热点和难点之一。本文首先介绍了服务网格的研究背景及其体系结构等有关知识。其次,针对当前网格调度系统存在的缺陷,并根据网格资源的动态性、不确定性和异构性等特征,设计并实现一个面向服务网格的调度系统。该系统具有优化处理、信息服务、调度以及容错机制等功能,并采用面向市场的调度机制对网格资源进行有效调度。为此,本文提出了一个基于历史反馈的动态选择资源模型DRHF。该模型利用服务的历史信息自适应调整预测模型并进行资源的反馈选择,将服务请求提交到性能较优和网络负载较小的机器上。实验表明该方法可有效地提高服务执行的可靠性、高效性,并能均衡系统负载。另外,本文把该方法应用到作业调度中,提出了一个基于历史信息的自适应动态网格作业调度模型ASHI,该模型利用每个资源上最近作业的执行信息自适应调整预测模型,然后再根据网格的动态性和实时性等因素,对资源进行反馈选择后将作业提交负载较轻的资源上执行。实验证明,ASHI不但能及时有效地对作业进行调度,而且还可有效提高整个网格的吞吐量和均衡系统的负载。最后,本文分析了网格调度中任务失败的原因,提出一个面向服务网格的灵活的容错机制设计方案,该方案将任务级别和工作流级别的异常处理技术相结合,通过为用户提供两种异常处理策略—自动处理和用户指定处理,满足用户对任务失败灵活处理的要求。本课题主要有两方面意义:从调度来看,根据服务网格资源的特点,实现了动态的、灵活的、实时调度,并通过实验证明其有效性;从容错机制来看,通过将任务级别和工作流级别的异常处理技术相结合,提出并设计一个灵活的容错处理机制,对服务网格环境下容错机制的研究有一定程度的促进和借鉴意义。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 网格调度系统的研究现状
• 1.3 课题内容
• 1.4 课题意义及创新性
• 1.5 本人工作
• 1.6 论文结构
• 第二章 工作基础及相关研究
• 2.1 网格技术的发展
• 2.2 服务网格基本概念
• 2.3 服务网格的体系结构—OGSA
• 2.3.1 服务网格的基本思想
• 2.3.2 体系结构的两大支撑技术
• 2.4 Web 服务资源框架（Web Service Resource Framework, WSRF）
• 2.4.1 WSRF 的优势
• 2.4.2 WS-Notification
• 2.5 Globus Toolkit 4
• 2.5.1 GT4 的新特性
• 2.5.2 GT4 的主要组成部分
• 2.6 OGSA 与 WSRF 和 GT4 之间的关系
• 2.6.1 OGSA 与 WSRF 的关系
• 2.6.2 OGSA 与 WSRF 和 GT4 之间的关系分析
• 2.7 网格调度技术现状
• 2.7.1 服务调度技术现状
• 2.7.2 作业调度技术相关研究
• 2.7.3 网格调度容错机制相关研究
• 2.7.4 本节小结
• 2.8 本课题的总体架构
• 2.9 本章小结
• 第三章 调度系统的总体设计
• 3.1 调度系统的设计目标
• 3.2 调度系统（SSOG）的功能模块
• 3.3 信息服务模块的设计
• 3.3.1 主动通知机制
• 3.3.2 信息的查询
• 3.3.3 信息服务
• 3.4 优化处理模块的设计
• 3.4.1 优化处理模块的设计目标
• 3.4.2 优化处理模块的执行流程
• 3.4.3 服务规模优化的类型
• 3.4.4 范围型服务信息表的设计
• 3.4.5 数据文件类型
• 3.4.6 优化处理模块的处理流程
• 3.4.7 本节小结
• 3.5 调度模块的设计
• 3.5.1 服务调度模块的设计
• 3.5.2 作业调度模块的设计
• 3.6 容错机制模块的设计
• 3.7 网格门户 Portal 与调度系统
• 3.7.1 网格门户 Portal 对调度系统的支持
• 3.7.2 调度系统对 Portal 的支持
• 3.7.3 Portal 与调度系统
• 3.8 本章小结
• 第四章 网格调度模块的实现
• 4.1 网格调度策略
• 4.2 实验平台
• 4.2.1 网格平台的安全机制
• 4.2.2 数据传输
• 4.3 调度模块的自动执行流程
• 4.4 服务调度模块的实现
• 4.4.1 设计思想
• 4.4.2 动态选择资源模型
• 4.4.3 实验设计与分析
• 4.4.4 本节小结
• 4.5 作业调度模块的实现
• 4.5.1 设计思想
• 4.5.2 作业相似性标准
• 4.5.3 算法描述与流程
• 4.5.4 实验测试
• 4.5.5 本节小结
• 4.6 本章小结
• 第五章 网格容错机制的设计
• 5.1 容错机制模块（FFTM）的目标
• 5.2 容错机制模块的实现准则
• 5.3 任务失败原因的分析
• 5.4 容错机制模块的相关概念
• 5.4.1 两种处理策略
• 5.4.2 网格资源的分类
• 5.4.3 网格任务的分类
• 5.4.4 可修复的工作流描述文件
• 5.5 信息服务的支持
• 5.6 保留资源集中候选资源的标准
• 5.7 容错机制的处理流程
• 5.8 自动处理策略（Automatic Process Policy, AP）
• 5.8.1 自动处理策略的的设计思想
• 5.8.2 自动处理流程
• 5.9 用户指定处理策略（User Designation Policy,UD）
• 5.10 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢
• 详细摘要