支持網(wǎng)格服務(wù)質(zhì)量的資源分配與管理機制研究.pdf

1、網(wǎng)格做為分布式計算的新興分支，被認(rèn)為是下一代互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)格利用Internet上廣泛分布的大量閑置資源來解決大規(guī)模分布計算和應(yīng)用的問題，在分布、異構(gòu)和自治的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下構(gòu)建資源共享和協(xié)同計算的虛擬組織，將地理上分布的各種資源，不僅包括計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、儀器設(shè)備等硬件資源，也包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件等邏輯資源，有效地聚合在一起，實現(xiàn)廣域的資源共享、協(xié)同工作和聯(lián)合計算，有效滿足大規(guī)模計算、海量數(shù)據(jù)處理和大任務(wù)量大用戶量的應(yīng)用需求。 服務(wù)質(zhì)

2、量(QoS，QualityofService)作為網(wǎng)格技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一，逐漸成為當(dāng)前國內(nèi)外網(wǎng)格研究的焦點。目前網(wǎng)格服務(wù)質(zhì)量的研究集中在資源預(yù)留機制上，資源預(yù)留是保障服務(wù)質(zhì)量的有力手段之一，然而，由于網(wǎng)格資源的動態(tài)特性和網(wǎng)格應(yīng)用的大任務(wù)量和大用戶量的需求，僅僅使用預(yù)留無法滿足網(wǎng)格服務(wù)質(zhì)量的需求，必須對網(wǎng)格環(huán)境的動態(tài)變化加以考慮，同時，服務(wù)質(zhì)量的相關(guān)管理和控制機制也有待完善?，F(xiàn)有的網(wǎng)格技術(shù)在服務(wù)質(zhì)量和資源管理的局限性還表現(xiàn)在其他方面：

3、傳統(tǒng)的網(wǎng)格資源描述和資源選擇匹配限制很大，傳統(tǒng)的資源匹配是基于屬性的字符串資源匹配，在這些系統(tǒng)中，資源屬性值的公布與任務(wù)的需求進行比較，由于這種比較需要具有意義并且有效，因此資源的提供者和使用者必須就資源屬性的名字和值進行統(tǒng)一，這種在提供者和消費者之間精確的匹配和協(xié)作使得這種資源匹配系統(tǒng)不夠靈活，在添加新的屬性和概念的時候難以擴展，并且，在一個異構(gòu)的多機構(gòu)的網(wǎng)格環(huán)境中，很難強制統(tǒng)一資源描述的語法和語義；傳統(tǒng)的資源發(fā)現(xiàn)使用主要是基于集中式

4、或?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)模型，雖然信息服務(wù)節(jié)點之間的互動能進行信息交換和更新，然而，當(dāng)網(wǎng)格的規(guī)模和復(fù)雜性在不斷變化時，數(shù)十個至上千節(jié)點的動態(tài)變化均有可能發(fā)生，因此，為了避免信息服務(wù)瓶頸的發(fā)生和增加可擴展性，引入分布式的網(wǎng)格資源發(fā)現(xiàn)機制十分必要。 針對以上問題，本文對網(wǎng)格服務(wù)質(zhì)量的規(guī)約、QoS供給與保障、QoS管理等各個方面均進行了研究，對現(xiàn)有的網(wǎng)格QoS供給存在的問題，重點研究和實現(xiàn)了網(wǎng)格資源的按需分配系統(tǒng)，同時對相關(guān)的資源描述與匹配、資源發(fā)

5、現(xiàn)、SLA協(xié)商等內(nèi)容做了積極的探討和研究，研究工作取得了如下創(chuàng)新成果： ·提出支持網(wǎng)格服務(wù)質(zhì)量的按需資源分配模型。為了得到服務(wù)質(zhì)量需求、服務(wù)訪問流量和資源分配之間的關(guān)系，我們提出一個數(shù)學(xué)模型來進行準(zhǔn)確的定義和分析。該模型分析了網(wǎng)格服務(wù)訪問流量的特點，使用帶推理的排隊算法對網(wǎng)格服務(wù)進行分析，并結(jié)合了仿真方法做為補充，給出了在一定條件下，如何根據(jù)訪問流量的變化來計算資源分配計劃，以滿足服務(wù)級別保證。 ·提出基于服務(wù)質(zhì)量的語義

6、資源描述與匹配機制。在網(wǎng)格服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)格資源的描述與匹配方面，本文引入Ontology將語義與資源描述結(jié)合起來，使用語義技術(shù)能夠準(zhǔn)確地描述應(yīng)用與資源、資源與資源之間復(fù)雜的調(diào)用和依賴關(guān)系，能夠應(yīng)付資源與應(yīng)用種類繁多、匹配條件不斷變化的網(wǎng)格環(huán)境。同時，由于服務(wù)質(zhì)量往往是綜合評定，在這樣的評價過程中，需要為不同的因素給定權(quán)值，對于不同的應(yīng)用類型和用戶類型，服務(wù)質(zhì)量因素對他們的重要性區(qū)別也是不同的，因此，權(quán)值也有差異。另一方面，網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展決

7、定了網(wǎng)格中的資源和服務(wù)種類十分繁多，并且可以任意組合，所以，評價模型和權(quán)值都要有很高的擴展性。在我們的系統(tǒng)中，評價模型由QoS領(lǐng)域知識和用戶QoS偏好選擇得來，權(quán)值則由AHP算法在評價模型的基礎(chǔ)上根據(jù)用戶的選擇得到，可擴展性和靈活性都非常高。 ·提出集中式與分布式相結(jié)合的混合資源發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)。由網(wǎng)格資源和網(wǎng)格用戶的天然屬性，即其所屬的組織和本地網(wǎng)絡(luò)，組成資源管理域，管理域內(nèi)部使用集中信息服務(wù)；管理域之間使用結(jié)構(gòu)型信息服務(wù)，可以是層次

8、結(jié)構(gòu)也可以是星形結(jié)構(gòu)或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；在支持對等功能的資源提供者之間，使用對等技術(shù)建立基于語義分類的虛擬社區(qū)，做為對資源管理域結(jié)構(gòu)的補充，基于語義分類的虛擬社區(qū)支持對等資源管理的資源節(jié)點在域間進行動態(tài)組合來達到同類信息聚合和同類資源查找的功能。并給出相應(yīng)的系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)與發(fā)現(xiàn)算法，仿真實驗證明了該系統(tǒng)的有效性和可擴展性。 同時，本文的按需資源分配原型系統(tǒng)結(jié)合以上創(chuàng)新點，使用監(jiān)控、分析、計劃、行動的循環(huán)機制來控制和保障服務(wù)質(zhì)量級別；對于系