網格環(huán)境下醫(yī)學圖像應用中的副本放置及文件可用性研究.pdf

1、生物醫(yī)學圖像是現(xiàn)代醫(yī)學研究和臨床診治不可或缺的手段和工具。隨著醫(yī)學成像技術的發(fā)展，醫(yī)學圖像處理對高性能運算及海量存儲的需求凸顯。由于網格技術可為醫(yī)學圖像處理技術提供強大計算資源支持，為海量醫(yī)學數據的安全存儲和共享提供解決方案，網格在醫(yī)學圖像處理領域被廣泛應用。但在實際應用中，網格環(huán)境下醫(yī)學圖像應用的數據管理水平及效率仍然較低，存在因文件不可用而引起文件傳輸錯誤的問題，大量運行于網格的醫(yī)學圖像應用中的作業(yè)因此失敗。通過優(yōu)化副本放置策略，可

2、以提高網格中文件的可用性，但以提高文件可用性為目標的副本問題研究還很少見。
　　本課題以虛擬成像平臺上的數據管理服務為應用背景，圍繞網格文件副本放置及文件可用性問題，重點研究了網格副本方法分類問題、文件可用性及作業(yè)成功率建模問題以及副本放置策略的度量問題，為優(yōu)化網格環(huán)境下醫(yī)學圖像應用中的副本放置提供理論基礎。本課題的研究成果，適用于網格環(huán)境下醫(yī)學圖像應用中的數據管理問題，也適用于網格系統(tǒng)其他應用中的類似問題,對研究云計算等分布式系

3、統(tǒng)中文件可用性問題也具有借鑒意義。
　　本課題主要研究內容如下：
　　（1）為了研究副本放置對網格環(huán)境下醫(yī)學圖像應用中的文件可用性的影響，觀察了運行于虛擬成像平臺上的工作流的運行情況，提取并分析了副本放置、存儲單元可用性以及作業(yè)運行狀況等相關數據。數據分析的結果證明了適當的文件副本放置策略對提高虛擬成像平臺上的文件可用性、降低網格中工作流的作業(yè)失敗率具有重要作用。
　?。?）為了揭示已有的網格文件副本方法的分布特點和應

4、用規(guī)律，對副本方法分類進行了研究，完善副本方法分類體系。在已有副本方法分類研究基礎之上，應用資源描述框架(RDF)的方法描述副本問題，給出一個副本方法分類體系。應用這一分類體系對已有的副本方法以及網格上醫(yī)學圖像應用所需副本方法進行量化分析，結果表明，基于RDF的副本方法分類體系是一個可被觀察和測量的分類系統(tǒng)，可以用來揭示副本方法研究成果的分布特點以及應用規(guī)律。
　?。?）為了揭示文件可用性與網格作業(yè)成功率之間的關系，研究了文件可用

5、性及作業(yè)成功率建模問題。在總結已有文件可用性研究成果的基礎上，提出文件可用性的無狀態(tài)模型和有狀態(tài)模型。以此為基礎，綜合考慮副本放置方法和文件可用性模型，建立了作業(yè)成功概率模型，確定了作業(yè)成功率與副本放置以及存儲單元可用性之間的關系。理論分析表明，與無狀態(tài)模型相比，有狀態(tài)模型可以更全面地反映文件副本個數及其放置策略對文件可用性以及作業(yè)成功率的影響。實驗表明，作業(yè)成功概率模型是可靠的；與無狀態(tài)模型下的作業(yè)成功概率模型相比，有狀態(tài)模型下的作業(yè)

6、成功概率模型更接近現(xiàn)實中生產網格環(huán)境下醫(yī)學圖像應用中的作業(yè)成功率。
　?。?）為了研究網格文件副本放置策略的度量方法，應用系統(tǒng)脆性理論分析了生產網格中的副本問題，引入作業(yè)系統(tǒng)脆性風險熵模型作為副本放置策略的測度函數。作業(yè)系統(tǒng)脆性風險熵兼顧系統(tǒng)中存儲單元狀態(tài)組態(tài)的不確定性以及作業(yè)因文件不可用而失敗的可能性，定量表示了副本放置策略與作業(yè)失敗風險之間的關系。理論分析表明，綜合應用作業(yè)系統(tǒng)脆性風險熵模型和作業(yè)成功概率模型，可以更清楚地揭示