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网格作业调度关键技术研究

作　者: 陈海勇
导　师: 赵荣彩
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 网格作业调度风险阶梯价格边界期望收益
分类号: TP393.01
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

计算机硬件和网络技术的迅速发展，使得集成广域范围内的计算资源进行分布式计算成为可能。由此自上世纪90年代以来，网格(Gid)技术在世界范围内受到了众多研究机构和商业企业的关注。网格通过聚合异构、分布、自治的各类计算资源，形成一个共享协同的计算环境。网格作业调度是网格系统的重要功能，由于网格环境的广域特征，以及网格结点的动态性、自治性、不可靠性等固有属性的存在，使得网格作业调度成为制约网格技术发展的关键因素之一，是网格相关研究的一个重点和难点。网格经济模型通过将现实中的市场经济基本原理引入网格资源管理与作业调度之中，促使网格平台资源提供方与使用方在利益驱动下构建大规模网格环境，是目前网格及其网格作业调度的研究热点。本文在前期网格经济模型相关研究的基础上，首先对网格的发展、结构、组成及其作业资源分配等相关方面进行了分忻总结，然后针对网格作业调度过程中作业类型支持、运行风险、价格制定策略及调度模拟等若干关键问题进行了进一步研究。本文的主要贡献与刨新总结如下：1、提出了截止时刻与计算预算约束下的系统级网格作业调度方法，改进了传统的直用级网格作业调度只针对参数扫描直用进行优化调度的不足，在兼顾考虑作业初始优先级与优先级动态调整的同时，实现了对传统并行作业网格调度的支持，并为后续工作奠定了基础。2、提出了网格作业调度过程中基于价格的风险控制模型，通过引入风险效用曲线，解决了在网格这种非可靠的计算环境中如何刻画网格用户对风险的承受能力问题，实现了平衡网格结点可靠性、资源价格与用户风险承受能力的网格作业调度算法。3、提出了单个网格结点的资源阶梯定价模型，通过对网格用户进行级别划分和阶梯收费，解决了单一资源定价模型中无法区分不同类型网格用户的问题，实现了通过设置不同的资源规模保障不同级别用户服务质量，提高网格结点的赢利。4、提出了在多级阶梯价格中，直用边界期望收益确定各级别用户最优资源规模的方法，通过建立各级别用户对资源的需求分布函数，解决了多级阶梯价格中各级别用户资源规模不易确定的问题，从而保证网格结点赢利期望的最大化。5、针对网格模拟工具GidSim的不足对其进行了功能扩展，改进了GidSim只能模拟单cPu作业、无法描述作业串行部分、不支持第三方数据传输以及缺乏多cPu作业支持下的资源分配模型的不足，实现了对这些最基本网格特征的功能支持，扩展了GidSim的直用范围和使用灵活性，同时为本文的相关模拟测试提供了适合的实验平台。本文直用改进后的网格模拟工具对本文研究内容进行测试，测试结果表明，通过直用相关算法与模型，能够较好地在网格经济环境中对网格作业进行调度，在满足作业服务质量要求的同时提高网格结点赢利水平。本文通过直用网格经济模型，在系统级作业调度、作业风险控制、阶梯价格模型及相直资源规模调整方面做了较为深入细致的研究，但是仍存在有待进一步研究的问题，包括：网格作业调度过程中资源抢占问题、数据部署约束下的网格作业调度问题以及如何将经济学机制的设计理论更深入地引用到网格经济模型之中等。

全文目录

表目录  7-8
图目录  8-12
摘要  12-14
ABSTRACT  14-17
第一章绪论  17-24
  1.1 网格技术简介  17-19
  1.2 论文的研究动机  19-21
  1.3 论文的主要贡献  21-22
  1.4 论文组织结构  22-24
第二章网格与网格作业调度概述  24-51
  2.1 引言  24
  2.2 网格的结构  24-26
    2.2.1 五层沙漏模型  24-26
    2.2.2 面向服务的模型  26
  2.3 网格结点  26-28
  2.4 网格作业  28-32
    2.4.1 单结点的网格作业  29-30
    2.4.2 跨结点网格作业  30-32
  2.5 网格作业调度及研究现状  32-40
    2.5.1 网格作业调度模型  32-35
    2.5.2 网格作业调度基本流程  35-36
    2.5.3 网格作业调度的难点  36-37
    2.5.4 网格作业调度算法分类  37-39
    2.5.5 网格调度研究现状  39-40
  2.6 基于网格经济的调度  40-49
    2.6.1 网格经济模型中的角色  41-42
    2.6.2 网格经济中作业调度的优点  42-43
    2.6.3 网格经济中的作业调度模型  43-49
  2.7本章小结  49-51
第三章截止时刻与计算预算约束下的系统级网格作业调度  51-73
  3.1 引言  51
  3.2 Nimrod／G调度  51-53
    3.2.1 Nimorod／G中的DBcc与DBcT算法  51-53
    3.2.2 Nimrod／G调度存在的问题  53
  3.3 基于DBc的系统级调度模型  53-56
    3.3.1 网格作业模型  54-55
    3.3.2 网格资源模型  55
    3.3.3 性能模型  55-56
    3.3.4 调度策略  56
  3.4 基于DBc的系统级调度分忻  56-61
    3.4.1 约束分忻  56-58
    3.4.2 c优化分忻  58-60
    3.4.3 T优化分忻  60-61
  3.5 基于DBc的系统级调度算法  61-66
    3.5.1 矩形查找算法  61-64
    3.5.2 作业优先级调整  64-65
    3.5.3 sDBc—c算法  65-66
    3.5.4 sDBc—T算法  66
  3.6 测试验证  66-71
  3.7 本章小结  71-73
第四章网格作业调度中的风险一价格平衡策略  73-90
  4.1 引言  73
  4.2 作业调度过程中存在的风险  73-74
  4.3 现有网格作业调度研究中直对风险的措施  74-75
  4.4 网格结点风险评估  75-77
  4.5 作业风险偏好  77-80
    4.5.1 风险效用函数  77-78
    4.5.2 基于网格结点信誉度的风险分忻  78-80
  4.6 考虑风险控制的DBc系列算法  80-83
    4.6.1 基于价格的风险控制  80-81
    4.6.2 使用风险控制函数对sDBc系列算法进行优化  81-83
  4.7 测试验证  83-89
  4.8 本章小结  89-90
第五章网格资源阶梯定价模型  90-111
  5.1 引言  90
  5.2 网格结点的自治性与获利  90-91
  5.3 网格经济中资源价格相关研究  91-93
  5.4 阶梯价格的直用领域和特点  93-94
  5.5 网格结点阶梯价格模型  94-102
    5.5.1 市场划分与价格模型  94-96
    5.5.2 结构模型  96-98
    5.5.3 作业资源规模调整  98-102
  5.6 网格结点阶梯价格调整对作业调度的影响  102
  5.7 测试验证  102-109
  5.8 本章小结  109-111
第六章 MyGridSim网格模拟工具  111-127
  6.1 引言  111
  6.2 网格模拟工具介绍  111-113
  6.3 Gridsim模拟过程及其不足  113-117
    6.3.1 GridSim特点和体系结构  113-114
    6.3.2 GridSim模拟过程  114-116
    6.3.3 GridSim存在的不足  116-117
  6.4 MvGridSim  117-126
    6.4.1 MyGridSim模拟工具直用场景  118-120
    6.4.2 MyGridSim核心类层次结构  120-126
  6.5 本章小结  126-127
第七章总结与展望  127-130
  7.1 论文工作总结  127-128
  7.2 进一步工作展望  128-130
参考文献  130-140
作者简历攻读博士学位期间完成的主要工作  140-141
致谢  141

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