水科學應用網(wǎng)格的若干關鍵技術研究.pdf

1、水科學應用網(wǎng)格是一特定的應用網(wǎng)格，它為水科學計算和水利工程運用提供一個基于網(wǎng)格的問題綜合求解與協(xié)同計算環(huán)境，并為網(wǎng)格應用的生成、配置、運行與性能優(yōu)化提供一套行之有效的管理機制與操作手段。本文緊緊圍繞水科學應用網(wǎng)格的體系結構、網(wǎng)格應用框架、網(wǎng)格應用的性能優(yōu)化等方面的問題開展了系統(tǒng)與深入的研究，在理論及應用上取得了一些滿意的成果，其主要研究內(nèi)容與貢獻如下： (1)水科學應用網(wǎng)格的體系結構研究：以開放網(wǎng)格服務架構fOGSA，Open

2、GridService Architecture)為基礎，提出了一個符合面向服務計算(SOC，Service-orientedComputing)規(guī)范的應用網(wǎng)格體系結構模型；以網(wǎng)格應用框架和網(wǎng)格應用的性能優(yōu)化為中心，并以服務域和網(wǎng)格應用編程模型為手段，建立了一套關于資源抽象與服務提供、應用生成與配置管理的網(wǎng)格運行機制；以滿足水科學計算與工程應用的需求為原則，研制了一個水科學應用網(wǎng)格的原型系統(tǒng)(簡稱為e-Water)。 (2)網(wǎng)格

3、應用框架研究：結合當前的網(wǎng)格與Web計算的研究進展并參照OGSA網(wǎng)格服務框架(Grid Service Framework)等技術規(guī)范，提出了網(wǎng)格應用框架的一個元模型(Metamodel)；在改進與擴展分布式異構計算的任務/通道(Task/Channel)模型的基礎上，提出了一個基于“服務合約創(chuàng)建-端點屬性定義-服務動態(tài)綁定”的三階段式網(wǎng)格應用統(tǒng)一編程模型；在參考美國IBM公司的GAF4J(Grid Application Framew

4、ork for Java)、英國NEReSC中心的WS-GAF(Web Services Grid Application Framework)等研究成果的基礎上，為e-Water研制了一個面向服務計算的網(wǎng)格應用框架。 (3)網(wǎng)格應用的性能優(yōu)化方法研究：根據(jù)網(wǎng)格資源的動態(tài)變化特性，以實現(xiàn)網(wǎng)格及其應用的最佳性能為主要目標，提出了一個基于“感知、規(guī)劃與控制”的網(wǎng)格性能操縱模型；根據(jù)基于PERT(Program Evaluation

5、and Review Technique)的網(wǎng)絡規(guī)劃技術和最小成本加速策略(即所謂的Min-Max算法)，提出了一個應用架構與任務調(diào)度雙向自適應調(diào)整的網(wǎng)格應用性能調(diào)適(Performance Tuning)方法；采用基于離散事件模擬的建模與仿真技術，在參考國外MicroGrid、SimGrid和GridSim等項研究成果的基礎上，研制了一個網(wǎng)格應用的性能仿真器及其關鍵算法，可針對不同的資源配置和服務綁定策略進行網(wǎng)格及應用總體性能的仿真分

6、析。 (4)基于網(wǎng)格的大型流域洪水控制調(diào)度系統(tǒng)的研制：設計與實現(xiàn)了一個基于e-Water的大型流域洪水控制調(diào)度系統(tǒng)，其中包括河網(wǎng)水動力模型的并行直接求解、多設定洪水控制調(diào)方案的并行累進增量克隆仿真(PPISC，Parallel and Progressive IncrementalSimulation Cloning)等關鍵算法；根據(jù)各模塊的計算特點，分析了系統(tǒng)的資源需求，提出了系統(tǒng)的總體部署方案；結合網(wǎng)格應用的性能調(diào)適方法，建