网格仿真计算中的动态任务分配和调度算法研究

论文摘要

本文研究目标是解决网格仿真中的任务管理问题并验证所提方法的正确性和有效性。本文在仿真方法和任务调度算法两个层次上对基于网格的仿真进行了研究,内容主要包括基于网格的仿真框架和分布式仿真执行任务的调度策略、基于网格的仿真任务管理。本文提出了一个基于网格的仿真集成框架GFS（Grid-based Framework for Simulation）。GFS框架解决了传统仿真环境向网格的移植问题,阐明了基于HLA的联邦服务的动态发现和邦员的动态集成问题,同时利用仿真资源库来支持建模仿真的重用。该框架在HLA等建模仿真框架的基础上,将传统的建模仿真方法和组件集成到网格环境中,强调网格计算对仿真应用的透明支持作用。GFS框架有效地集成了客户端、仿真管理系统、网格中间件和仿真资源库。网格计算环境是一种异构计算环境,在此环境下的任务调度的决策直接影响应用程序的运行性能。而并行任务调度的一个主要目标是达到负载平衡,在执行过程中充分利用并行系统的资源。在网格环境中,并行系统本身非对称带来的复杂性、多用户环境以及并行任务粒度较粗等因素给负载平衡问题的解决带来了新的困难。本文围绕如何在网格环境中平衡负载这一目标,对进程级并行任务的动态调度问题进行了的研究,设计并实现了一个基于MPI的动态负载平衡调度系统。该系统采用了静态程序分析、自适应数据采集与交换算法,以及多用户共享等技术,改善应用程序在网格环境中的执行性能,该系统具有较高的透明性、较好的可扩展性和移植性等特点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 网格仿真的主要研究方向与发展趋势
• 1.3 课题的主要研究内容和路线
• 第二章 基于网格的HLA 仿真框架
• 2.1 传统的HLA 仿真框架
• 2.1.1 基于HLA 的仿真系统的层次结构
• 2.1.2 HLA 仿真的逻辑结构
• 2.1.3 HLA 仿真中的管理机制
• 2.2 国防科大KD-RTI
• 2.2.1 KD-RTI 的优点与缺点
• 2.2.2 使用KD-RTI 开发的流程
• 2.2.3 KD-RTI 的联邦成员设计过程
• 2.3 传统仿真系统向网格计算环境的移植
• 2.3.1 移植的关键问题
• 2.3.2 当前基于网格的仿真实践
• 2.4 网格仿真框架GFS
• 2.4.1 GFS 的体系结构
• 2.4.2 仿真管理系统
• 2.4.3 基于GFS 框架的仿真执行过程模型
• 2.5 小结
• 第三章 负载平衡技术
• 3.1 负载平衡方法的分类
• 3.1.1 实时与非实时
• 3.1.2 抢先与非抢先
• 3.1.3 静态与动态
• 3.2 静态调度算法
• 3.2.1 静态启发式算法
• 3.2.2 静态遗传算法
• 3.3 动态调度算法
• 3.3.1 集中式控制与分布式控制算法
• 3.3.2 分层负载平衡方法
• 3.3.3 梯度模型
• 3.4 并行调度与负载平衡
• 3.5 负载平衡度
• 3.5.1 并行性能评价
• 3.5.2 负载平衡度
• 第四章 负载平衡调度模块
• 4.1 非抢先调度与抢先调度的比较
• 4.2 动态调度与静态调度的比较
• 4.3 PVM 与MPI
• 4.4 非抢先动态调度模块
• 4.5 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 进一步的工作
• 致谢
• 参考文献