基于GT4的数字制造资源动态调度的研究与实现

摘要

数字制造的过程决定了数字制造资源具有分布性，共享性的特点，这些资源在企业之间甚至企业内部分布在地理位置互不相同的多个地方，而不是集中在一起。同时企业为了完成产品生产，除需要自己已有的制造资源外，还可能需要不属于自己的制造资源才能完成产品的制造，因此，制造资源又必须是可以充分共享的，共享是数字制造资源管理的目的。而网格作为一种新型的网格计算平台，提供了共享和协调使用各种资源的机制，能够将异构的、动态的、地理上分布的资源创建为一个统一的系统，以实现资源的全面共享和协同。本文将网格系统应用于数字制造的资源调度，正是想将两者的特点有机的结合起来。 本文首先介绍了数字制造资源共享的意义和发展趋势，研究了网格的环境和主要架构，着重介绍了Globus Toolkit4的架构与功能，并在GT4平台上构建了数字制造资源模型，部署了制造资源服务。研究了制造网格资源调度技术，并通过对比实验总结其各自优劣，得到改进的时间价格调度算法。通过对制造过程的分析，研究了制造全过程中资源的静态和动态调度问题，提出资源动态调度的解决方案，详细介绍了资源调度的全过程。为验证提出的理论，本文设计了数字制造资源调度系统的模拟测试。首先在GT4上发布一系列的制造资源服务，然后发布制造资源调度服务，用户通过制造资源调度服务得到全制造过程的资源路径信息，根据此资源路径信息查找资源。为解决资源的动态问题，采用资源预留机制。资源调度服务会一次性将整个制造过程需要的资源按照时间价格最优算法得到，产生资源路径。在每一个制造环节，用户可以根据此资源路径查找到对应的资源，若无法与资源通信，则以当前环节为开始环节重新请求资源调度服务。同时在制造资源调度服务器上为用户建立资源预留信息，以方便其他用户知道每个资源的排队情况，在用户再次请求资源调度服务时更新该信息。

目录

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声明

第1章 绪论

1.1研究背景和意义

1.1.1数字制造与网格系统

1.1.2调度算法的重要地位

1.2项目来源

1.3国内外现状

1.3.1制造网格

1.3.2制造资源的调度研究

1.4本文主要研究工作

第2章制造网格中的资源调度问题

2.1网格

2.1.1网格概述

2.1.2网格体系结构

2.2 WSRF(Web Service Resource Frameword，Web服务资源框架)

2.3 Globus Toolkit 4.0系统结构

2.4资源建模

2.4.1制造资源的特点和分类

2.4.2制造资源信息描述

2.4.3数字制造资源建模

第3章数字制造资源服务实现和部署

3.1定义数字资源服务模型

3.1.1ManufacturingResource

3.1.2定义服务接口

3.1.3命名空间映射

3.1.4实现服务

3.1.5定义服务发布参数

3.1.6编译源代码和产生Gar文件

3.1.7部署服务

3.1.8客户端

3.2服务实例部署

3.2.1启动Globus服务

3.2.2客户端与资源通信模型

3.2.3执行客户端

第4章制造资源动态调度的研究

4.1制造网格的资源调度问题

4.1.1制造资源调度要求

4.1.2制造过程状态图

4.2资源调度算法

4.2.1价格最优算法

4.2.2时间最优算法

4.2.3改进的时间价格最优算法

4.3制造全过程的资源调度研究

4.3.1静态的全局资源调度

4.3.2动态的全局资源调度

第5章制造资源调度的仿真实现

5.1数字制造资源动态调度系统体系

5.2部署资源调度服务

5.3资源调度测试结果

5.3.1客户端实现

5.3.2模拟结果

5.3.3实验结论

第6章总结与展望

6.1全文工作总结

6.2后续研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加的项目