基于代價(jià)的網(wǎng)格調(diào)度算法研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)行業(yè)（包括計(jì)算機(jī)硬件軟件以及網(wǎng)絡(luò)）的發(fā)展，使早期提出的網(wǎng)格概念以及技術(shù)更具有現(xiàn)實(shí)意義。網(wǎng)格將網(wǎng)絡(luò)中空閑的資源有效地管理利用，將網(wǎng)絡(luò)中的一些空閑或高級(jí)設(shè)備方便地提供給網(wǎng)格用戶(hù)使用，而網(wǎng)格調(diào)度是網(wǎng)格系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上述功能最重要的基礎(chǔ)。
　　 網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度的目的就是將網(wǎng)格任務(wù)以某種策略映射到相應(yīng)網(wǎng)格資源上運(yùn)行。網(wǎng)格用戶(hù)對(duì)不同的任務(wù)會(huì)提出不同的QoS 需求，而網(wǎng)格資源具有異構(gòu)性、動(dòng)態(tài)性、自治性以及分布性等特點(diǎn)，使得在網(wǎng)格環(huán)境下進(jìn)行有

2、效的任務(wù)調(diào)度具有挑戰(zhàn)性。網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度算法的優(yōu)劣直接關(guān)系到網(wǎng)格任務(wù)執(zhí)行以及網(wǎng)格系統(tǒng)運(yùn)行的狀況，在網(wǎng)格技術(shù)的研究中起著至關(guān)重要的作用。
　　 本文首先研究分析現(xiàn)實(shí)網(wǎng)格系統(tǒng)的硬件環(huán)境和軟件環(huán)境，重點(diǎn)分析網(wǎng)格事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)Globus的協(xié)議層次結(jié)構(gòu)、以及網(wǎng)格開(kāi)發(fā)工具包Globus Toolkit，并以Globus 環(huán)境作為計(jì)算網(wǎng)格研究和開(kāi)發(fā)的平臺(tái)，對(duì)網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度進(jìn)行深入分析。著重分析了網(wǎng)格資源的特點(diǎn)、整個(gè)網(wǎng)格調(diào)度過(guò)程以及網(wǎng)格調(diào)度的特點(diǎn)，發(fā)

3、現(xiàn)在網(wǎng)格調(diào)度過(guò)程中的每個(gè)階段都有不同的需求，每一步操作都影響最終的調(diào)度結(jié)果，通過(guò)以上分析最終探究出網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度的目標(biāo)和對(duì)其優(yōu)劣評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。
　　 此外，網(wǎng)格調(diào)度的組織結(jié)構(gòu)也是影響網(wǎng)格調(diào)度有效性的重要問(wèn)題。本文在仔細(xì)分析現(xiàn)有的幾種調(diào)度組織結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)后，提出了融合各方優(yōu)點(diǎn)的基于容錯(cuò)策略的調(diào)度組織結(jié)構(gòu)。
　　 本文深入分析、對(duì)比了幾種經(jīng)典網(wǎng)格調(diào)度算法的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)還對(duì)經(jīng)典調(diào)度算法的改進(jìn)算法，以及大量最新的關(guān)于任務(wù)調(diào)度策略、解決

4、思路等進(jìn)行了廣泛研究，最終提出了以指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，以用戶(hù)QoS 需求為目標(biāo)的調(diào)度算法體系。本調(diào)度算法體系將用戶(hù)的QoS 需求分為高中低三類(lèi)，分別使用BQS（最優(yōu)服務(wù)調(diào)度）、ACCOS（性能導(dǎo)向型調(diào)度）、COS（代價(jià)導(dǎo)向型調(diào)度）三種算法，三種算法的基石就是指標(biāo)體系，該指標(biāo)體系包括：CC（當(dāng)前計(jì)算能力）、AC（預(yù)期可獲得計(jì)算能力）、Hot（資源熱度）、LB（資源負(fù)載）、LBChange（負(fù)載改變因子）、OC（資源原始代價(jià)）、CT（資源信譽(yù)度

5、）、ACWithCT（計(jì)算能力與信譽(yù)度綜合指標(biāo)）、Cost（綜合代價(jià)）、EC（效費(fèi)比指標(biāo)）。這些指標(biāo)中的Cost 與EC 通過(guò)其它指標(biāo)計(jì)算而得，因此，其它指標(biāo)通過(guò)影響Cost 來(lái)制衡調(diào)度結(jié)果，同時(shí)設(shè)立這些指標(biāo)的目的還要制衡網(wǎng)格用戶(hù)與網(wǎng)格資源提供者，而網(wǎng)格用戶(hù)與網(wǎng)格資源提供者的行為又影響相應(yīng)的指標(biāo)，從而達(dá)到一個(gè)良性的互動(dòng)體系。三種算法各具特點(diǎn)，滿(mǎn)足不同QoS 需求，其中BQS 算法的核心思想是提供最優(yōu)資源給當(dāng)前任務(wù)，最首要考慮的指標(biāo)是CC

6、、CT 以及LB；ACCOS 算法的核心思想是提供較好的資源，但其代價(jià)要盡可能的低，因此算法要使用指標(biāo)體系中除CC 以外的所有指標(biāo)；COS 算法的核心思想是提供盡可能低的代價(jià)，但其性能應(yīng)盡可能好。
　　 為了檢驗(yàn)網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度算法的有效性和各指標(biāo)的控制作用，需要在不同資源、不同任務(wù)情況下進(jìn)行測(cè)試，選用的方法必須便于實(shí)驗(yàn)、便于生成各種任務(wù)、便于形成不同的資源狀況，并且應(yīng)是一個(gè)可以重復(fù)和可控的環(huán)境，而在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)格環(huán)境中難以達(dá)到如此要求，

7、因此本文選用較為流行的GridSim 網(wǎng)格模擬器，分析了使用GridSim 實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度算法的仿真技術(shù)和分析方法，在此基礎(chǔ)上為滿(mǎn)足本文算法以及指標(biāo)體系的需求，進(jìn)行了添加數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)組件的改進(jìn)，同時(shí)為了能方便、準(zhǔn)確地分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了添加Excel表格輸出組件的改進(jìn)。
　　 在改進(jìn)后的GridSim 上實(shí)現(xiàn)了本文提出的三種網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度算法，并進(jìn)行了性能測(cè)試與對(duì)比分析。
　　 最終本文有效地實(shí)現(xiàn)了三種網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度算法在實(shí)際的