基于蟻群算法的網(wǎng)格計(jì)算資源調(diào)度策略仿真研究.pdf

1、網(wǎng)格計(jì)算是解決科學(xué)計(jì)算、工程計(jì)算和商業(yè)計(jì)算等大規(guī)模計(jì)算的下一代極具潛力的計(jì)算平臺。網(wǎng)格核心服務(wù)是網(wǎng)格的重要組成部分，是連接網(wǎng)格底層和高層功能的紐帶，是協(xié)調(diào)整個(gè)網(wǎng)格系統(tǒng)有效運(yùn)轉(zhuǎn)的中樞，對這部分網(wǎng)格技術(shù)的研究具有重要意義。資源調(diào)度技術(shù)是網(wǎng)格核心服務(wù)之一。一個(gè)良好的資源調(diào)度策略能高效地協(xié)調(diào)和分配網(wǎng)格資源，有效降低網(wǎng)格計(jì)算的總執(zhí)行時(shí)間和總耗費(fèi)，從而使網(wǎng)格達(dá)到最大的性能。資源調(diào)度技術(shù)對網(wǎng)格系統(tǒng)的應(yīng)用至關(guān)重要。 網(wǎng)格計(jì)算屬于分布式計(jì)算的一種

2、，但是由于網(wǎng)格資源在廣域上分布、本質(zhì)上異構(gòu)、歸不同的人和組織擁有、相異的存取和花費(fèi)模式、負(fù)載和可用性動(dòng)態(tài)變化，因此網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的分布式計(jì)算環(huán)境復(fù)雜。這就使得針對傳統(tǒng)的分布式計(jì)算環(huán)境設(shè)計(jì)的資源調(diào)度策略在網(wǎng)格環(huán)境中并不理想。這主要表現(xiàn)為不能很好的預(yù)測網(wǎng)格環(huán)境中動(dòng)態(tài)的資源變化，不能全面考慮網(wǎng)格環(huán)境對作業(yè)或者資源所設(shè)的限制，沒有充分考慮網(wǎng)格環(huán)境中資源耗費(fèi)對資源調(diào)度的影響等一系列問題。 蟻群算法ACA(AntColonyAlgor

3、ithm)來源于對自然界螞蟻尋找從蟻巢到食物的最短路徑并找到回巢路徑方法的研究，是一種啟發(fā)式搜索算法，具有正反饋、較強(qiáng)的魯棒性，分布式等特點(diǎn)，特別適用于解決組合優(yōu)化問題。而資源調(diào)度本質(zhì)上也是組合優(yōu)化問題，因此作為試探性的研究，本文基于基本蟻群算法原理設(shè)計(jì)了一種適合于網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境的資源調(diào)度策略。目標(biāo)是使調(diào)度策略充分考慮網(wǎng)格計(jì)算的特點(diǎn)，更合理的分配網(wǎng)格資源，從而提高網(wǎng)格系統(tǒng)的總體性能。 論文主要闡述了調(diào)度策略設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作(解析網(wǎng)

4、格計(jì)算環(huán)境、構(gòu)建網(wǎng)格仿真平臺、解析基本蟻群算法)，調(diào)度策略設(shè)計(jì)過程以及最后的調(diào)度策略性能測試。具體工作如下： (1)解析網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境，明確網(wǎng)格計(jì)算的特點(diǎn)并歸納網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境對資源調(diào)度的要求。在此基礎(chǔ)上說明了針對傳統(tǒng)的分布式計(jì)算環(huán)境設(shè)計(jì)的資源調(diào)度策略在網(wǎng)格環(huán)境下存在的問題。 (2)解析了基本蟻群算法。闡述了蟻群算法的原理、特點(diǎn)并分析了使用蟻群算法解決資源調(diào)度問題的可行性。根據(jù)測試程序找出影響蟻群算法性能的因素，分析這些因素對

5、系統(tǒng)性能的影響程度，影響方式，以及對應(yīng)的改進(jìn)方法。這些分析結(jié)果及相應(yīng)的改進(jìn)方法為設(shè)計(jì)基于蟻群算法的網(wǎng)格資源調(diào)度策略提供參考。 (3)由于資源調(diào)度策略在決策過程中需要參考相關(guān)網(wǎng)格系統(tǒng)信息，這些信息主要是與系統(tǒng)執(zhí)行性能相關(guān)且影響資源調(diào)度策略決策的參數(shù)。因此在設(shè)計(jì)基于蟻群算法的網(wǎng)格計(jì)算資源調(diào)度策略之前需要了解通常的網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境中影響網(wǎng)格系統(tǒng)執(zhí)行性能的相關(guān)因素，以便為資源調(diào)度策略決策過程提供參考。本文基于GridSim工具包構(gòu)建網(wǎng)格計(jì)算

6、仿真環(huán)境，該仿真環(huán)境已經(jīng)包含了通常的網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境中所需的所有基本因素。因此通過對GridSim網(wǎng)格仿真環(huán)境的測試確定通常的網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境中影響系統(tǒng)性能的因素以及影響程度。為后文設(shè)計(jì)基于蟻群算法的網(wǎng)格資源調(diào)度策略提供參考。 (4)根據(jù)基本蟻群算法的本質(zhì)特征以及網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境對資源調(diào)度的要求，設(shè)計(jì)基于蟻群算法的網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境下的資源調(diào)度策略，目標(biāo)是充分考慮網(wǎng)格計(jì)算的特點(diǎn)，通過更合理的分配資源降低網(wǎng)格系統(tǒng)的總執(zhí)行時(shí)間和總耗費(fèi)，從而提高網(wǎng)格系