基于P2P網(wǎng)格的新型科學計算基礎架構研究.pdf

1、網(wǎng)格技術和對等(Peer-to-Peer,簡稱P2P)技術是當今分布式計算領域的兩個研究熱點,它們?yōu)楦鞣N高性能計算應用提供了基礎計算架構。網(wǎng)格技術通過網(wǎng)絡大規(guī)模地集成地理上廣泛分布的各種資源,為各種科學研究和工程應用提供強大的計算支持,但在網(wǎng)格環(huán)境中節(jié)點缺乏自由度,系統(tǒng)的可擴展性不強。而P2P技術與網(wǎng)格不同,它的每一個節(jié)點都有平等的地位,能夠自由地加入和離開,因此具有較強的可擴展性和魯棒性,但現(xiàn)有的P2P技術節(jié)點缺少安全策略,容易受到惡

2、意攻擊,安全性較差。本文提出了一種P2P網(wǎng)格模型,它融合了網(wǎng)格技術和P2P技術的優(yōu)點,實現(xiàn)了一個低成本、高效、穩(wěn)定、安全的科學計算架構。本文通過詳細介紹如何實現(xiàn)基于P2P網(wǎng)絡和網(wǎng)格模型的P2P網(wǎng)格架構,如何對P2P網(wǎng)格進行優(yōu)化以實現(xiàn)節(jié)點負載均衡,以及P2P網(wǎng)格在科學計算和協(xié)同應用領域的實例,全面分析P2P網(wǎng)格的實現(xiàn)、優(yōu)化和應用,并通過多個實驗證明該混合式計算架構在計算性能、安全性、可擴展性、魯棒性等方面相比于傳統(tǒng)的P2P結構、網(wǎng)格模型以

3、及相關應用的優(yōu)勢。研究工作取得以下創(chuàng)新成果:(1)利用Globus Toolkit(GT)和Sun Grid Engine(SGE)構建了層次型組合中間件架構的校園網(wǎng)格。GT能夠高效快速地在網(wǎng)格節(jié)點間傳輸資源和計算任務,而SGE可以根據(jù)節(jié)點的負載情況進行自動任務調度。這種架構在計算性能、安全性方面都具有較大的優(yōu)勢,具有一定的新穎性和實用性。(2)實現(xiàn)了一種基于角色和信譽訪問摔制的P2P網(wǎng)絡模型——R2P,并對它進行改進,提出了SW-R2

4、P模型。SW-R2P模型利用零知識交互式證明算法和Bayesian信譽網(wǎng)實現(xiàn)一種可信小世界P2P網(wǎng)絡模型。SW-R2P模型把Bayesian信譽評估測量和小世界P2P網(wǎng)絡進行結合,不僅能夠保證網(wǎng)絡的可信性和安全性,還能夠利用拓撲結構提高網(wǎng)絡的資源查找性能。(3)實現(xiàn)了基于SW-R2P模型實現(xiàn)的網(wǎng)格架構,把網(wǎng)格的安全、穩(wěn)定的特點和P2P的可擴展、靈活的特點進行結合,提出了一種新型的科學計算基礎架構。它利用P2P網(wǎng)絡把所有節(jié)點劃分成組,并使

5、用中間件軟件組織其中部分節(jié)點構建成網(wǎng)格。這種層次型的計算架構能夠綜合利用兩種網(wǎng)絡模型的優(yōu)點,具有較強的創(chuàng)新性。它能夠利用節(jié)點間的交互歷史對P2P網(wǎng)格節(jié)點的負載情況進行預測,以此影響資源請求節(jié)點選擇服務節(jié)點的過程,有效均衡P2P網(wǎng)格環(huán)境的負載,從而能夠確保資源利用的高效性,節(jié)點服務的可靠性以及整個網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。該模型是對P2P網(wǎng)格的一個重要優(yōu)化。此外,利用本文的研究成果P2P網(wǎng)格,改進原有的層次型校園網(wǎng)格架構,實現(xiàn)一種新型的協(xié)同應用框架。