基于经济机制的网格资源管理与调度策略的研究

摘要

本文的主要研究内容和贡献如下:1.首先,针对传统的计算网格,借鉴经济学原理,提出了一种基于开销的资源管理与调度策略.在计算网格环境中,各种资源例如CPU速率、存储介质的容量、网络带宽等虽然以不同单位度量,但可以根据一定的规则,将它们的利用率分别转化成一种单一的开销表示,从而便于调度决策.2.针对网格环境下的批处理调度模式,提出了基于开销的周期调度算法,即Qsufferage算法.该算法考虑了每个任务输入数据的位置,选取makespan和响应率作为性能评估的标准.在Qsufferage算法中,调度任务时不仅考虑到最小化网格应用整体的makespan,同时还考虑到最小化单个任务的等待执行时间,即针对单个任务的QoS.在由SimGrid搭建的网格仿真平台下,比较了该算法与Xsufferage、Sufferage、Min-min和Max-min算法的性能,实验结果表明Qsufferage算法在性能上优于其它四种算法.此外,实验结果还表明每个任务的输入数据大小对这五种启发式算法的性能均有较大影响,Max-min算法的makespan和响应率随着输入数据大小的增加,性能下降为最快.3. 针对网格环境下的在线调度模式,提出了基于开销的在线调度算法.该算法与其他在线算法相比,可以从理论上保证其性能的下限,这是其他在线启发式调度算法所不具备的.为了验证该算法的有效性,在SimGrid网格仿真平台下,比较了基于开销的在线调度算法和贪婪算法的性能,实验结果表明基于开销的在线调度算法比贪婪算法具有更好的性能,从而说明了该算法在实际应用中的有效性.4.针对通用网格,我们抽象出具体的实现技术,在资源汇聚层可以将网格系统抽象为资源提供者、需求者和资源代理,建立了网格资源管理抽象经济体系结构,强调资源管理的层次性以及对计算资源虚拟化的重要性.5.针对通用网格中的专用资源,提出了一种基于双向拍卖机制的网格计算资源分配方法,实现网格专用资源灵活有效的管理.针对CPU资源,该机制采用MDA方式以便于表达CPU资源交易量,交易价格采用统一拍卖方式,可以灵活调节交易双方的付费,考虑了优势策略激励相容、预算平衡和个人理性,并通过实验分析了机制的效率.同时,基于增强型零信息模型,分析了在放松约束因素的条件下,该双向拍卖以间隔方式持续执行时的效率,即针对该双向拍卖机制,考虑了时间因素和动态因素.最后,分析了在网格环境下该方法的应用.6.针对网格资源的长期供需均衡问题,结合集中式同步调价算法速度快,以及分布式WALRAS算法可扩展性的优点,提出了一种分布分组调价算法.