基于量子进化算法的数据网格副本创建策略研究

摘要

数据网格副本管理技术通过在不同节点存放数据的多个副本,实现用户对数据的就近获取和本地访问,不仅可以缩短数据响应时间,减少用户访问延迟,还可以节省网络带宽、平衡服务器负载、提高数据可用性。副本创建是副本管理的基础,受网格自身特性的影响,数据网格副本创建是一个NP问题。量子进化算法QEA兼具量子计算与进化计算的优点,搜索能力和收敛速度均优于传统进化算法,近年来已成功应用于多个领域,但尚未见其在数据网格副本管理中的应用。鉴于上述分析,本文就量子进化算法及其在数据网格副本创建中的应用进行研究,主要工作包括:
　　(1)综述数据网格副本管理和量子进化算法研究现状,论述数据网格及其副本管理技术,分析计算智能方法在数据网格副本管理中的应用。建立描述数据网格副本管理问题的抽象模型,明确数据网格副本管理关键技术及其各元素间的工作流程和协同关系。
　　(2)阐述量子进化算法基本原理,通过定义量子比特间的角距离,设计了一种新的用于动态确定旋转角度的可变角距离旋转策略,简称为VAR策略,并基于VAR策略提出了一种新的量子进化算法QEA-VAR,基于约束0-1背包问题的实验表明QEA-VAR算法的收敛速率和优化结果均优于其它算法。
　　(3)在对单数据和多数据副本创建模型分别进行定义的基础上,设计了一种新的基于QEA-VAR算法的数据网格副本创建策略,并通过扩充OptorSim数据网格模拟器对其性能进行仿真模拟,实验结果表明该策略可以有效降低平均作业执行时间和网络带宽消耗。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 引言

1.1 研究背景和意义

1.2 研究现状

1.3 研究内容

1.4 论文结构

第二章 数据网格副本管理技术

2.1 数据网格技术

2.1.1 数据网格体系结构

2.1.2 数据网格关键技术

2.2 数据网格副本管理技术

2.2.1 副本技术相关概念

2.2.2 数据网格副本管理基础

2.3 计算智能方法在DGRM中的应用

2.3.1 蚁群优化算法

2.3.2 模拟退火算法

2.3.3 粒子群优化算法

2.3.4 比较分析

2.4 本章小结

第三章 基于VAR的量子进化算法

3.1 理论知识

3.1.1 量子计算基本理论

3.1.2 进化算法基本理论

3.1.3 量子进化算法原理

3.2 NIQGA算法与INIQGA算法

3.2.1 NIQGA算法

3.2.2 INIQGA算法

3.2.3 性能比较

3.3 QEA-VAR算法

3.3.1 算法思想

3.3.2 算法描述

3.3.3 性能分析

3.4 本章小结

第四章 基于QEA-VAR的数据网格副本创建策略

4.1 基于QEA-VAR的副本创建策略基本思想

4.2 单数据与多数据副本创建模型

4.2.1 单数据副本创建模型

4.2.2 多数据副本创建模型

4.3 基于QEA-VAR的副本创建策略

4.3.1 关键技术

4.3.2 流程描述

4.3.3 算法实现

4.4 实验模拟与性能分析

4.4.1 数据网格模拟器OptorSim简介

4.4.2 实验配置

4.4.3 性能分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

作者简介