ProActive环境下并行程序容错调度的研究

论文摘要

随着大规模分布式并行应用的兴起，越来越多的计算机加入其中，极大的提高了系统的计算能力。而另一方面，计算机自身的不稳定性，给系统带来了许多隐患，降低了系统的可靠性。恶意的计算节点以及第三方节点的攻击，对系统的安全构成了很大的威胁。计算的正确性和安全性已经成为大规模分布式并行计算所关心的首要问题之一。ProActive是一个由法国的INRIA开发的分布式并行计算的纯Java类库，ProActive提供了大量的技术来简便网格和网络环境下应用的开发。本文在ProActive环境下，针对分布式并行计算的安全问题和容错问题，对容错技术、信任度技术、容错调度模型、信任管理模型、容错调度算法、子任务备份等技术进行研究。利用上述方法提出了一个引入信任度的容错调度模型的设计方案，改进了原有的并行计算平台WPHPC，并在改进后的平台上进行了实验。实验表明，引入信任度的容错调度模型在不增加额外资源的前提下，提高了系统的可靠性和安全性。本文的主要的工作：①在原有的并行计算平台的基础上，设计了容错任务的调度模型及三种容错调度算法，并且对容错调度算法下矩阵相乘计算模型的进行了实验分析比较，结果表明：在系统不增加额外资源的前提下，容错调度模型在计算节点失效的情况下依然保证了计算的正确性，提高系统的可靠性。②在原有容错调度模型的基础引入信任度机制，并提出了一种新的基于信任度的容错调度模型。再对矩阵相乘计算模型进行了实验分析比较，表明基于信任度的容错调度模型提高了系统中高信任度计算节点的利用率，提高了系统的安全性和健壮性。③在之前这设计的容错调度模型的基础上，改进了原有的并行计算系统，设计和实现了一个具有容错功能的系统的原型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的背景
• 1.2 研究现状与发展趋势
• 1.2.1 分布式并行技术
• 1.2.2 分布式并行的调度技术
• 1.3 存在的问题
• 1.4 研究的意义和研究成果
• 1.5 文章的结构
• 第2章 ProActive的主要技术
• 2.1 引言
• 2.2 ProActive的简介
• 2.3 ProActive基本的分布式并行开发技术
• 2.3.1 活动对象
• 2.3.2 Type Group
• 2.4 ProActive提供的容错机制
• 2.4.1 提供两种容错协议
• 2.4.2 容错服务器的定义和组成
• 2.4.3 容错服务器的启动
• 2.4.4 应用程序中容错机制的部署
• 2.5 ProActive提供的安全机制
• 2.5.1 基本模型
• 2.5.2 层次化的模型定义
• 2.5.3 安全机制的部署
• 2.6 本章小结
• 第3章 ProActive环境下的容错调度的研究
• 3.1 引言
• 3.2 并行分布式的容错技术
• 3.3 容错的并行计算平台的设计与实现
• 3.3.1 WPHPC平台
• 3.3.2 设计中考虑的因素
• 3.3.3 并行计算系统结构和工作流程
• 3.4 容错调度模型
• 3.4.1 节点的呼吸通信机制
• 3.4.2 故障节点的发现机制
• 3.4.3 容错调度机制
• 3.5 容错调度的算法
• 3.5.1 容错的池调度算法
• 3.5.2 容错的静态调度算法
• 3.5.3 容错的动态调度算法
• 3.6 应用实例的开发
• 3.7 实验和性能分析
• 3.7.1 实验
• 3.7.2 分析
• 3.8 本章小结
• 第4章 引入信任度的容错调度的研究
• 4.1 引言
• 4.2 信任度的引入
• 4.2.1 信任的定义
• 4.2.2 信任关系的分类
• 4.2.3 信任关系的性质
• 4.3 信任容错模型
• 4.3.1 信任管理模型
• 4.3.2 调度器
• 4.4 引入信任度的容错调度算法
• 4.4.1 引入信任度的池调度算法
• 4.4.2 引入信任度的静态调度算法
• 4.4.3 引入信任度的动态调度算法
• 4.5 实验与性能分析
• 4.5.1 实验
• 4.5.2 分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本文主要工作
• 5.2 展望
• 文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录