網(wǎng)格系統(tǒng)中動態(tài)故障檢測和處理問題研究.pdf

1、隨著高性能計算技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進一步融合,網(wǎng)格已經(jīng)從單純的高性能計算系統(tǒng)發(fā)展成為在分布式、異構(gòu)、動態(tài)的環(huán)境下及在應(yīng)用層之上連接各類資源,并提供無縫、可靠、統(tǒng)一的服務(wù)訪問接口,實現(xiàn)對計算機硬件、軟件、數(shù)據(jù)、存儲以及各類資源透明訪問控制的一種基礎(chǔ)設(shè)施。然而,與傳統(tǒng)的分布式環(huán)境和并行計算環(huán)境相比,資源的異構(gòu)性、動態(tài)性和通信的不確定性使得網(wǎng)格環(huán)境更為復(fù)雜,網(wǎng)格平臺較傳統(tǒng)的計算平臺有更大的出錯概率,故障的頻繁發(fā)生已成為困繞科學(xué)家、工程技術(shù)人員和

2、網(wǎng)格用戶的主要問題之一。如何針對網(wǎng)格系統(tǒng)的特點,引入恰當?shù)娜蒎e機制,切實提高網(wǎng)格服務(wù)的動態(tài)故障檢測和處理性能,從而保障網(wǎng)格系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,是網(wǎng)格界的研究熱點和難點。
　　 本文基于相關(guān)研究成果的對比研究,總結(jié)了網(wǎng)格系統(tǒng)的容錯需求,給出了一種動態(tài)容錯管理策略,據(jù)此提出了相應(yīng)的動態(tài)故障檢測算法、QoS約束的故障處理服務(wù)選擇算法,并對面向用戶作業(yè)級的容錯服務(wù)進行了研究和實現(xiàn)。主要研究工作如下:
　　 ①針對網(wǎng)格計算的特點

3、,總結(jié)了網(wǎng)格系統(tǒng)特殊的容錯需求;提出了網(wǎng)格系統(tǒng)容錯管理策略,建立了包括故障檢測、故障處理、請求代理等模塊的容錯管理架構(gòu),并給出了容錯管理策略的運行流程。
　　 ②針對已有故障檢測算法不能有效滿足網(wǎng)格系統(tǒng)中多個進程間的故障檢測需求的問題,提出了一種動態(tài)可擴展的網(wǎng)格故障檢測算法。根據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)的特點,提出了基于小世界的網(wǎng)格系統(tǒng)架構(gòu)和動態(tài)故障檢測模型;結(jié)合心跳策略和“小樣本”灰色預(yù)測模型,設(shè)計了一種動態(tài)心跳機制,提出了網(wǎng)格系統(tǒng)動態(tài)故障檢

4、測算法;在此基礎(chǔ)上,設(shè)計了層次式的故障檢測器體系結(jié)構(gòu)。從準確性、完整性和可靠性等方面分析了故障檢測算法的性能。通過仿真驗證,其實驗結(jié)果表明該算法是正確、有效的,可用于網(wǎng)格環(huán)境下的故障檢測。
　　 ③針對網(wǎng)格系統(tǒng)檢測到故障發(fā)生時,如何根據(jù)不同應(yīng)用需求選擇恰當?shù)墓收咸幚矸?wù)問題,提出了一種QoS約束的故障處理服務(wù)選擇算法。在分析網(wǎng)格故障處理的相關(guān)背景及需求基礎(chǔ)上,給出幾種常用故障處理技術(shù)的形式化定義,構(gòu)建了可擴展的故障處理的QoS約

5、束模型;將基于QoS的故障處理服務(wù)選擇問題抽象為多目標決策問題,建立了基于信息熵的決策方法,并據(jù)此提出了QOS約束的故障處理服務(wù)選擇算法。通過算例分析,驗證了模型及算法的正確性和有效性。
　　 ④針對本文的故障檢測和處理研究,設(shè)計與實現(xiàn)了面向用戶作業(yè)級的容錯管理服務(wù)。介紹了系統(tǒng)實現(xiàn)支撐平臺CGSP的整體架構(gòu)和管理流程;給出了容錯管理服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計原則,并對系統(tǒng)中核心的用戶代理服務(wù)、故障檢測服務(wù)、故障處理服務(wù)進行了設(shè)計與實現(xiàn);最后