網格環(huán)境下作業(yè)可靠調度機制的研究.pdf

1、隨著越來越多的計算、存儲、信息等資源加入到網格環(huán)境，網格的動態(tài)性、自治性和異構性更加明顯。網格作業(yè)調度是網格系統(tǒng)與應用主體的關鍵紐帶，它的可靠與否不僅影響著網格系統(tǒng)的成敗、效率，同時也直接決定網格用戶的參與和接受程度，制約著網格技術的應用和推廣。為了保證動態(tài)網格環(huán)境下作業(yè)的成功執(zhí)行，保證網格系統(tǒng)的服務質量，可靠的作業(yè)調度是一項重要而又亟待解決的難題之一。在網格系統(tǒng)中，各個組成部分相互關聯(lián)。因此，作業(yè)調度離不開其它部分的協(xié)同工作，要實現(xiàn)動

2、態(tài)網格環(huán)境下作業(yè)的可靠調度需要解決多個關鍵問題，包括：可靠的資源發(fā)現(xiàn)、可靠的資源選擇以及有效的容錯機制。如何在動態(tài)的網格環(huán)境下保證作業(yè)的可靠調度是本研究的重點。
　　 首先，可靠的資源發(fā)現(xiàn)是作業(yè)調度的前序步驟和基礎，網格環(huán)境下的資源發(fā)現(xiàn)由網格信息服務完成。為了提高資源發(fā)現(xiàn)的可靠性，提出了基于DHT（Distributed Hash Table）和本體的網格作業(yè)執(zhí)行資源的可靠發(fā)現(xiàn)機制（reliable DHT-and Ontolo

3、gy-basedINFormation Service for grids，簡稱DIS）。在DIS中，網格資源以虛擬組織為單位加入DHT 環(huán)，消除了層次結構中的單一失效點和性能瓶頸；本體能夠以一種明確的、形式化的方式來表示領域知識，提供共享的、精確定義的術語源，并且有良好的概念層次結構和對邏輯推理的支持。網格和語義本體技術的融合提高了資源發(fā)現(xiàn)的準確性和完整性，保證了資源發(fā)現(xiàn)的可靠性。實驗證明DIS 在動態(tài)的網格環(huán)境下提高了資源發(fā)現(xiàn)的可靠

4、性。
　　 然后，通過對網格資源運行特征的研究，提出了基于數(shù)學模型的網格資源故障模擬器，通過變化輸入參數(shù)，可得到不同的資源故障模擬日志，為網格系統(tǒng)設計、研究和性能測試提供了依據。提出了基于Markov 鏈的資源可用性預測模型，可以有效地預測資源節(jié)點在未來時間段內的可用性，為下一步的作業(yè)調度提供可靠的資源信息。基于資源可用性預測，提出了可靠的網格工作流作業(yè)調度機制（Dependable Grid WorkflowSchedulin

5、g mechanism，簡稱DGWS）。DGWS基于表調度和組調度，首先對DAG（Directed Acyclic Graph）子任務進行優(yōu)先權排序和分組，然后以組為單位進行基于可靠性代價的調度。在滿足作業(yè)QoS（Quality of Service）請求下，DGWS 將子任務調度到可靠的資源節(jié)點，提高了作業(yè)運行的可靠性，同時也保證了資源負載的均衡性，避免所有任務都調度到少數(shù)可靠性高的資源節(jié)點。實驗結果表明DGWS 在完成時間和成功率上

6、都有很大的性能改善，提高了網格工作流作業(yè)調度的可靠性。
　　 再次，針對網格可分割作業(yè)，提出了動態(tài)網格環(huán)境下可靠的可分割作業(yè)調度機制(Reliable Divisible Job Scheduling mechanism，簡稱RDJS)。RDJS 采用基于UMR（UniformMulti-Round）的可靠多路可分割作業(yè)調度算法。RDJS 動態(tài)地監(jiān)控網格資源的變化（包括資源的加入和離開、資源性能的波動），當資源發(fā)生變化時，通過性

7、能檢測與評估，及時地對剩余作業(yè)進行再調度，提高作業(yè)調度的可靠性。實驗結果證明RDJS可以很好地適應網格環(huán)境的動態(tài)性和異構性，提高可分割作業(yè)調度的可靠性。
　　 最后，論文還從從容錯角度出發(fā)，探討了如何采用有效的容錯機制，來保證動態(tài)網格環(huán)境下作業(yè)的可靠執(zhí)行?；谫Y源可用性預測和作業(yè)特點，提出了一種適用于網格環(huán)境下的優(yōu)化檢查點容錯機制（Optimistic Checkpoint Mechanism for Grids，簡稱OCM4G