一个在小型局域网自适应组建的网格系统的研究与实现

摘要

网格是一种新兴技术,它的发展异常迅速。网格试图提供这样一种技术：人们可以把自己的微机插入网格,以后就可以透明地使用网格上的各种计算资源和信息资源,就像今天我们将任何一种家电设备插进墙上的插座,就可以方便地使用电力一样。目前国内外一些大型网格主要应用于科研、大容量计算等专业领域,而对如何基于网格技术提供针对社会大众的业务还没有成熟的研究成果,网格技术的应用在社会大众中也并不普及。 本文分析了国内外的一些网格系统,以及网格系统的特性、应用的范围和大环境对网格技术应用的制约。本文认为现有网格系统面向的用户主要是一些科研机构,而不是社会大众。另外,许多网格系统都试图连接一个区域、一个国家的计算机,然而现在大环境下互联网的网络传输速度并不高,这也制约了网格技术在社会大众中的应用。在这同时,本文也注意到大众使用的计算机中有不少都连接在若干个局域网中,而局域网的网络传输速度还是相对比较快的,而许多大众的应用都发生在小范围中,例如公司内部、政府机关和学校校园网等。而在这些小范围中,一般都有已经搭建好的局域网。 就此,本文就网格技术如何应用于一般社会大众的业务提出了一个解决方案：可以设计出一种基于局域网的网格系统平台,它可以在局域网上自适应地组建起小型网格,而用户可以根据自己的需要,开发出在这个平台上运行的应用程序,以满足自己业务的需求。 这个解决方案可以带来一个在局域网上广泛使用的开放的网格系统平台。任何一个企业或机构,只要有内部局域网,并把网格系统平台的程序复制到局域网上的各台PC机上运行,不需要再做其他额外的工作,就可以自适应地形成一个网格平台。在该平台上,可以使用各种基于该平台的企业应用程序来帮助其进行工作。这个解决方案将可以使网格技术更加迅速地走进一般企业和PC机用户的视野。 另外,本文还将介绍并分析一些现有的选举算法,并介绍在这个解决方案中使用的选举算法--一种基于现有选举结果的选举算法,并对它进行分析。 最后,本文介绍了一个用于验证这个解决方案的小型网格系统试验平台的设计与实现。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.1.1网格的背景和概念

1.1.2分布式系统中的一些概念

1.1.3网格的发展历史与现状

1.1.4网格的特性

1.1.5国内外的一些网格

1.2问题的提出

1.3本文主要研究内容

1.4本文结构

第2章自适应组网的局域网网格解决方案设计

2.1概述

2.1.1提出解决方案的背景

2.1.2解决方案需求分析

2.1.3解决方案的实际意义

2.2自适应组网的局域网网格解决方案

2.2.1无服务器模式

2.2.2有服务器模式

2.2.3两种工作模式的切换

2.3本章小结

第3章一种基于现有选举结果的选举算法

3.1现有的一些选举算法

3.1.1欺负算法

3.1.2环算法

3.2 一种基于现有选举结果的选举算法

3.2.1应用需求分析

3.2.2势力竞争算法

3.2.3协调者崩溃或关机的处理办法

3.2.4算法分析

3.3本章小结

第4章试验平台架构

4.1系统需求分析

4.2系统总体架构设计

4.2.1顶层逻辑设计

4.2.2组件设计

4.2.3连接件设计

4.3小网格之间的连接

4.3.1中央服务器与服务器协调者的部署

4.3.2小网格连接过程

4.4系统开发与运行的支撑环境

4.4.1系统开发环境

4.4.2系统运行支撑环境

4.5本章小结

第5章试验平台中的策略与机制

5.1资源使用请求的调度策略

5.1.1先来先服务策略

5.1.2使用付费策略

5.2消息通信机制

5.2.1系统内部通信机制

5.2.2注册名称通信机制

5.3系统中的资源

5.3.1系统中资源

5.3.2资源服务程序

5.3.3资源配置文件

5.3.4将资源加入网格的过程

5.3.5资源的使用

5.3.6本地资源

5.3.7已经实现的资源服务程序

5.4系统中的应用程序

5.4.1应用程序的启动及运行

5.4.2已经实现的应用程序

5.4.3主要应用程序设计

5.5本章小结

第6章试验平台的实现

6.1网络连接管理模块

6.1.1势力竞争选举算法的实现

6.1.2协调者选举的实现

6.1.3消息通信机制的实现

6.1.4其他辅助类的设计与实现

6.2资源管理模块

6.3本地资源分配器模块

6.4协调者模块

6.4.1协调者模块类设计

6.4.2资源分配请求处理策略

6.5网段资源分配器模块

6.6全局资源分配器模块

6.7应用程序管理模块

6.8平台系统调用模块

6.9本章小结

第7章试验平台的测试

7.1测试环境

7.2 综合测试

7.3应用程序测试

7.3.1 gridjob程序测试

7.3.2 Eyes图形外壳程序测试

7.3.3 Chat聊大程序测试

7.4容错测试

7.4.1普通成员节点崩溃后重启任务

7.4.2协调者崩溃后普通节点重新选举并重启任务

7.4.3多于1个的普通节点崩溃后协调者重启任务

7.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢