煤矿安全计算网格仿真实验系统的性能研究

论文摘要

煤矿安全应用工作中数据信息分布、计算资源闲置、异构以及计算功能单一严重制约着行业应用和信息化的发展。网格作为新一代高性能计算环境和信息服务基础设施,能够动态跨地域的完成各种资源共享和协同工作。随着煤矿领域对高性能计算和信息全面共享的要求进一步的提高,如何在现有煤矿机构信息化建设基础上,建立煤矿安全计算网格就成为解决问题的关键。针对煤矿安全计算网格仿真实验系统的性能研究,是具体建立这种特定计算网格的前提条件。前人已对搭建网格平台的关键技术做了研究,但是对该特定计算网格的性能却还没有进行系统的探讨。本文以国家自然科学基金项目:“基于 Internet 网格计算的矿井安全可靠性定量评价研究”为背景,在深入分析和研究了网格计算技术、网格体系结构研究的基础上,参照国际上网格应用的成功案例,提出并设计煤矿安全计算网格及其体系结构。随后着重探讨了煤矿安全计算网格仿真实验系统的应用模式。针对该仿真试验系统的性能,通过分析计算网格节点的分布策略,设计且实现了 CMSCG 网格节点资源代理模块,并对CMSCG 网格节点调度控制模块进行了分析和设计,最后通过模拟表明,根据该系统的性能参数变化,该仿真系统能够根据不同的调度策略,解决煤矿领域的高性能协同计算问题。通过仿真模拟的性能评测,说明本文进行的 CMSCG 仿真实验系统的性能研究对在煤矿领域搭建真实计算网格具有指导意义。本课题的研究不仅仅局限在煤矿领域,它可以与其他行业相结合,对于搭建其他领域的应用网格系统具有积极的意义。

论文目录

1 绪论

1.1 课题的提出

1.2 课题的国内外研究现状

1.3 网格性能评价概述

1.3.1 性能评价的数学基础

1.3.2 网格性能评价标准

1.3.3 网格性能评价指标

1.3.4 基准程序

1.3.5 影响网格性能的因素

1.4 论文研究的主要内容及意义

2 煤矿安全计算网格仿真实验系统体系结构

2.1 网格技术与Web Services 技术

2.1.1 网格的概念和特点

2.1.2 Web Services 技术

2.1.3 网格服务与Web Services 之间的比较

2.2 开放网格服务体系结构

2.2.1 五层沙漏体系结构

2.2.2 开放网格服务体系结构

2.3 网格体系结构的比较

2.3.1 协议的标准化

2.3.2 接口的标准化

2.3.3 采用Web 服务框架

2.4 煤矿安全计算网格体系结构

2.4.1 CMSCG 研究的目标

2.4.2 CMSCG 的体系结构

2.5 CMSCG 仿真实验系统的应用模式

2.5.1 煤矿安全信息化建设

2.5.2 CMSCG 仿真实验系统体系结构

2.5.3 CMSCG 仿真实验系统的应用模式

2.6 本章小结

3 计算网格节点的分布计算策略

3.1 网格节点计算池模型

3.2 影响网格节点性能的因素分析

3.3 数据（计算包）到达的数学模型

3.4 提高网格计算性能的方法

3.5 本章小结

4 CMSCG 网格节点资源代理的设计与实现

4.1 结构及实现思路

4.1.1 系统结构

4.1.2 实现思路

4.2 性能监测代理

4.2.1 技术难点和层次结构

4.2.2 具体实现

4.3 数据收集与完备化

4.3.1 详细设计及流程

4.3.2 具体实现

4.4 数据分析与传送

4.4.1 详细设计及流程

4.4.2 具体实现

4.5 本章小结

5 CMSCG 网格节点调度控制的分析与设计

5.1 负载平衡分析

5.1.1 负载平衡提出的背景

5.1.2 负载平衡的概念和基本思想

5.1.3 负载平衡分类

5.1.4 影响负载平衡性能的主要因素

5.1.5 负载平衡算法的实现

5.2 系统负载平衡的设计

5.2.1 动态负载平衡在CMSCG 应用中存在的问题

5.2.2 静态集中式负载平衡策略

5.2.3 负载计算方法的选用

5.3 调度控制模块的总体设计

5.3.1 结构和功能模块设计

5.3.2 资源收集

5.3.3 资源过滤

5.3.4 任务控制

5.4 本章小结

6 CMSCG 仿真实验系统的性能评测

6.1 使用模拟测试的原因

6.2 现有的模拟网格测试研究项目

6.2.1 Bricks

6.2.2 Simgrid

6.2.3 MicroGrid

6.2.4 GridSim

6.3 利用GridSim 对CMSCG 进行资源模拟

6.4 本章小结

7 结论

7.1 工作的总结

7.2 进一步的工作展望

致谢

参考文献

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