普適資源管理關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、普適計(jì)算是下一代計(jì)算模式發(fā)展的主要方向之一，普適資源管理技術(shù)是普適計(jì)算研究的重要課題。2003年IEEE Pervasive Computing期刊主編提出了“建立隨機(jī)意義下普適資源管理的概念”。本文研究的是隨機(jī)意義下、面向用戶的適應(yīng)性普適資源管理技術(shù)，目標(biāo)是提供隨時(shí)隨地的資源可用性。 本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金課題“下一代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)軟件”和國(guó)家自然科學(xué)基金課題“面向復(fù)雜分布實(shí)時(shí)應(yīng)用的自適應(yīng)資源管理模型與機(jī)制研究”，從理

2、論和實(shí)踐兩個(gè)方面探討了隨機(jī)意義下的、面向用戶的、以可用性為目標(biāo)的適應(yīng)性普適資源管理問(wèn)題。本文完成的主要工作成果包括以下幾個(gè)方面。 ●針對(duì)普適資源強(qiáng)異構(gòu)、高度動(dòng)態(tài)和隨時(shí)移動(dòng)的特點(diǎn)，本文建立了按設(shè)備、任務(wù)和用戶，逐層管理的三層適應(yīng)性活動(dòng)資源空間模型ARS，實(shí)現(xiàn)了可平滑過(guò)渡的層次化普適資源自適應(yīng)管理機(jī)制。 ●針對(duì)現(xiàn)有資源描述方法缺乏對(duì)資源隨機(jī)信息表示的支持，應(yīng)用概率模型的思想，提出了一個(gè)基于OWL-S擴(kuò)展的普適資源描述方法OW

3、L-SP，增加了對(duì)隨機(jī)信息部分的表示，擴(kuò)展部分包括相應(yīng)的頂層本體、屬性和約束。OWL-SP較為全面地支持了普適資源描述的服務(wù)化、語(yǔ)義化、用戶化和隨機(jī)化需求，形成了一個(gè)較為完整的普適資源描述。 ●資源分配是資源管理系統(tǒng)的重要組成部分，現(xiàn)有研究大多考慮確定性情況下的動(dòng)態(tài)資源分配問(wèn)題。本文針對(duì)普適環(huán)境下用戶任務(wù)隨機(jī)演化的特點(diǎn)，提出了一個(gè)兩階段的普適資源隨機(jī)預(yù)分配算法，以解決隨機(jī)任務(wù)意義下的普適資源優(yōu)化分配問(wèn)題。建立了一種基于隨機(jī)規(guī)劃的

4、普適資源隨機(jī)分配模型，以支持隨機(jī)意義下的資源優(yōu)化分配。實(shí)驗(yàn)分析表明，該方案能夠保障概率條件下的用戶任務(wù)執(zhí)行，并且能夠有效降低用戶任務(wù)的資源等待延遲，提高用戶服務(wù)質(zhì)量。 ●針對(duì)資源可用性隨機(jī)變化情況下，需要執(zhí)行資源適應(yīng)性調(diào)整的問(wèn)題，本文建立了一個(gè)基于控制馬爾可夫鏈的資源級(jí)適應(yīng)性調(diào)整模型，模型能夠同時(shí)考慮資源管理行為和資源狀態(tài)兩者對(duì)資源可用性的影響，最終提供一個(gè)優(yōu)化的資源適應(yīng)性調(diào)整策略。 ●針對(duì)現(xiàn)有研究大多從定性角度分析普適

5、資源的可用性，本文建立了基于馬爾可夫重生過(guò)程的普適資源可用性定量分析模型，包括用戶會(huì)話可用性分析模型和用戶請(qǐng)求可用性分析模型。前者針對(duì)用戶會(huì)話特點(diǎn)，放松了用戶狀態(tài)駐留時(shí)間須為指數(shù)分布的約束，擴(kuò)展到任意分布情況，因此包含了離散和連續(xù)馬氏鏈的特例情況，是一類(lèi)更為泛化的可用性分析模型；后者針對(duì)用戶請(qǐng)求特點(diǎn)，放松了在用戶行為重生點(diǎn)之間資源狀態(tài)不變的約束，并且支持任意分布，因此能夠更加準(zhǔn)確和細(xì)化地描述用戶請(qǐng)求級(jí)上的可用性變化。 ●為了使定

6、量計(jì)算更有針對(duì)性，本文提出了三類(lèi)普適資源可用性度量指標(biāo)，包括單步用戶資源同步預(yù)留可用性度量TURS+、用戶會(huì)話可用性度量和用戶請(qǐng)求可用性度量。其中，TURS+能夠刻畫(huà)普適資源可用性中用戶與資源的同步關(guān)系和預(yù)留特征；用戶會(huì)話和用戶請(qǐng)求可用性度量能夠分別從全局會(huì)話和局部請(qǐng)求層次描述資源的可用性變化。實(shí)驗(yàn)分析表明，TURS+能夠更為嚴(yán)格地保障用戶會(huì)話和請(qǐng)求的執(zhí)行，并且其預(yù)留性質(zhì)可以為普適資源預(yù)管理活動(dòng)提供參考；用戶會(huì)話和用戶請(qǐng)求可用性度量能夠