论文摘要
数值天气预报已成为制作气象预报产品不可缺少的基础和手段。为确保其业务系统的健壮运行,需要有一种直观、方便的监控手段对业务运行的过程进行监控管理。目前,对数值天气预报业务流程的监控管理多采用手工方式,由用户根据程序输出的字符运行信息来判断业务运行状态及进度。这种监控方式不够直观,对用户的要求较高。本文针对数值天气预报业务系统的监控需求和当前监控管理手段的不足,结合数值天气预报业务的特点,从业务流程定义、流程调度执行机制、容错机制以及流程监控管理策略方面,分别对HPC平台和网格计算环境下的流程监控管理技术进行了研究。针对HPC平台,本文根据数值天气预报业务的特点,从结构元素、监控元素、触发器元素和控制元素方面引入了一套业务流程编排规范来描述数值天气预报业务过程。为了尽量减少对原业务系统的改动,本文提出了一种插入式的监控组件结构,并对流程监控管理系统的容错机制和流程调度策略进行了研究。针对网格计算环境,本文结合数值天气预报业务流程复杂的特性,以Petri网和WF-NET为理论基础,提出了一种基于构件的流程建模方法,大大增强了流程的可复用性;为解决网格环境下资源异构性和变化性问题,本文提出一种流程运行中动态绑定具体服务的方法;为解决监控过程中数据频繁交互所带来的系统开销问题,本文设计了一种基于订阅/发布模式消息总线的监控结构。在前面理论研究工作基础上,本文分别对HPC平台和网格计算环境下的业务流程监控管理系统做了设计和实现。构建了HPC平台上的业务流程图形化监控管理系统WebSMS和网格环境下基于网格工作流技术的业务流程监控管理系统EPGFlow。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论§1.1 课题研究背景§1.2 流程监控管理系统研究现状1.2.1 HPC平台流程监控管理研究现状1.2.2 网格环境下流程监控管理研究现状§1.3 本文的内容和工作§1.4 本文的结构第二章 HPC平台流程监控管理关键技术研究§2.1 数值天气预报业务特点§2.2 业务流程定义2.2.1 结构元素定义2.2.2 监控元素定义2.2.3 触发器定义2.2.4 控制元素定义2.2.5 小结§2.3 插入式监控组件设计2.3.1 设计准则2.3.2 插入式监控组件结构§2.4 容错机制2.4.1 故障重启2.4.2 检查点恢复§2.5 作业调度机制2.5.1 调度算法2.5.2 调度策略2.5.3 作业状态转换2.5.4 小结§2.6 本章小结第三章 HPC平台流程监控管理系统设计与实现§3.1 系统概述3.1.1 设计目标3.1.2 系统结构3.1.3 模块部署§3.2 业务流程管理3.2.1 模块结构3.2.2 作业调度器§3.3 监控信息处理实现§3.4 监控信息发布平台3.4.1 平台处理流程3.4.2 关键算法3.4.3 图形化实现§3.5 信息服务处理§3.6 故障处理§3.7 系统应用实例§3.8 本章小结第四章 基于网格工作流的流程监控管理关键技术研究§4.1 网格工作流概述4.1.1 网格与工作流4.1.2 网格工作流生命周期4.1.3 气象集合预报与网格工作流§4.2 集合预报业务过程建模4.2.1 Petri Net和WF-NET4.2.2 气象集合预报业务流程及特点分析4.2.3 基于构件的工作流建模方法4.2.4 业务流程执行语言§4.3 集合预报网格工作流引擎4.3.1 工作流引擎的作用4.3.2 服务绑定方式4.3.3 实例状态转换4.3.4 调度方式4.3.5 小结§4.4 集合预报网格工作流监控技术4.4.1 概述4.4.2 监控方法4.4.3 SOAP介绍4.4.4 消息总线§4.5 本章小结第五章 EPGFlow原型系统设计与实现§5.1 系统概述5.1.1 系统设计目标5.1.2 用户层次结构5.1.3 系统结构§5.2 系统实现5.2.1 可视化化建模工具5.2.2 EPGFlow工作流引擎5.2.3 EPGFlow工作流监控器§5.3 与网格门户系统的集成§5.4 本章小结第六章 总结和展望§6.1 总结§6.2 展望致谢参考文献攻读硕士期间发表的论文附录A 课题项目资金来源附录B 边界层高分辨率数值天气预报业务流程定义实例附录C 网格工作流业务流程定义实例（BPEL4WS描述）
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