基于资源融合的树型网格关键技术研究

摘要

。本研究工作取得了以下的主要创新性成果： (1)提出了基于资源融合的树型网格。提出了资源融合的方法，以资源融合的方式实现网格资源共享、解决网格应用构造复杂、模式不自然等问题。提出了基于资源融合的树型网格，将资源融合思想引入到网格，以解决网格的资源共享、应用构造、资源发现、任务调度、系统管理等方面存在的问题。 (2)给出了树型资源融合模型。该模型的基本思想是以树型方式自底向上融合生成新的资源，它以树型融合方式来支持自相似的构造模式，以实现快速高效的资源重组，再生新的资源和开发网格应用。对树型资源融合模型中的资源融合树的构造和性能理论分析结果为网格资源融合和网格应用开发提供理论依据。 (3)给出了针对FuseGrid的资源发现模型——基于分层结构和树型覆盖网络的网格资源发现模型。该模型以分层的方法来实现大规模分布网格环境资源发现的可扩展性，以可靠的树型覆盖网络来提高资源发现的效率，以并行方式来实现快速资源定位，以完全分布的方式组织信息节点来解决资源信息更新和维护问题。 (4)给出了树型网格计算环境下的独立任务调度模型与任务调度启发式算法。与实现最小化任务总的执行时间不同(该问题已被证明是NP难题)，我们为资源计算能力和网络通信速度异构的树型网格计算环境下的独立任务调度问题建立了整数线性规划模型，并从该线性规划模型中得到最优任务分配方案——各计算节点最优任务分配数。并基于最优任务分配方案，构造了两种动态的需求驱动的任务分配启发式算法：OPCHATA和OPBHATA。模拟实验结果表明：在异构的树型计算网格环境下实现大量独立任务调度时，该算法的性能明显优于其他算法。 (5)提出了基于树型的分布并行计算模型与任务分配负载平衡算法。研究建立了基于树型的网格并行计算模型，以层次方式实现大量并行任务的并行调度执行，解决了在网格环境下大规模并行计算的性能问题。针对提出模型在处理并行任务时存在负载不均衡问题，提出一个动态负载平衡算法，实验结果证明了提出动态负载平衡算法的有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景与意义

1.2研究现状及存在的问题

1.2.1国内外网格研究现状

1.2.2现有网格体系结构的概述

1.2.3现有网格体系结构的缺陷

1.3主要研究内容和成果

1.4本文的组织结构

第二章基于资源融合树型网格的模型与规范

2.1引言

2.2基于资源融合的树型网格体系结构概述

2.2.1基本思想

2.2.2树型网格形式化描述

2.2.3基于资源融合的树型网格体系结构

2.3树型资源融合模型及理论分析

2.3.1网格资源融合概述

2.3.2资源融合的相关概念

2.3.3树型资源融合模型

2.3.4资源融合的理论分析

2.3.5资源融合实例

2.4系统实现结构与规范

2.4.1系统实现结构

2.4.2接口规范

2.4.3关键类规范

2.5实现树型网格的关键问题

2.6 小结

第三章基于分层和树型的网格资源发现模型

3.1引言

3.2现有资源发现机制的研究

3.2.1完全集中式资源发现机制

3.2.2完全分布式资源发现机制

3.2.3混合式资源发现机制

3.2.4基于P2P的网格资源发现机制

3.3基于分层和树型的网格资源发现模型

3.3.1基于分层和树型的网格资源发现模型的体系结构

3.3.2树型拓扑的建立与维护

3.3.3基于树型的并行资源查找算法

3.3.4模型性能分析与比较

3.4实验与结果

3.4.1实验方法和环境建立

3.4.2实验结果与分析

3.5 小结

第四章树型网格计算环境下独立任务调度模型与算法

4.1引言

4.2问题描述

4.3单层树型结构下任务调度模型

4.3.1基本模型

4.3.2任务调度实例

4.4多层树型结构下任务调度模型

4.4.1相关符号说明

4.4.2多层树型结构下的任务调度模型

4.4.3任务调度实例

4.5基于最优任务分配方案的任务分配启发式算法

4.5.1计算速度优先启发式算法

4.5.2带宽优先启发式算法

4.6实验与结果

4.6.1相关算法

4.6.2实验方法与结果

4.6.3实验结果的分析

4.6.4算法评价

4.7小结

第五章基于树型的分布并行计算模型与任务分配负载平衡算法

5.1引言

5.2基于树型的网格并行计算模型

5.2.1基于树型的网格并行计算模型概述

5.2.2基于树型的网格并行计算模型的数学分析

5.3并行处理的动态负载平衡算法

5.4实验与结果

5.4.1实验环境

5.4.2三种任务分配方法

5.4.3实验结果与分析

5.5小结

总结与展望

结论

展望

参考文献

附录FuseGrid原型系统演示

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢