網(wǎng)格環(huán)境下醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用中的副本放置及文件可用性研究.pdf

1、生物醫(yī)學(xué)圖像是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究和臨床診治不可或缺的手段和工具。隨著醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)圖像處理對(duì)高性能運(yùn)算及海量存儲(chǔ)的需求凸顯。由于網(wǎng)格技術(shù)可為醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)提供強(qiáng)大計(jì)算資源支持，為海量醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)和共享提供解決方案，網(wǎng)格在醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但在實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)格環(huán)境下醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用的數(shù)據(jù)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(cuò)誤的問題，大量運(yùn)行于網(wǎng)格的醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)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(wǎng)格中文件的可用性，但以提高文件可用性為目標(biāo)的副本問題研究還很少見。
　　本課題以虛擬成像平臺(tái)上的數(shù)據(jù)管理服務(wù)為應(yīng)用背景，圍繞網(wǎng)格文件副本放置及文件可用性問題，重點(diǎn)研究了網(wǎng)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(wǎng)格環(huán)境下醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用中的副本放置提供理論基礎(chǔ)。本課題的研究成果，適用于網(wǎng)格環(huán)境下醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用中的數(shù)據(jù)管理問題，也適用于網(wǎng)格系統(tǒng)其他應(yīng)用中的類似問題,對(duì)研究云計(jì)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?jī)?nèi)容如下：
　　（1）為了研究副本放置對(duì)網(wǎng)格環(huán)境下醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用中的文件可用性的影響，觀察了運(yùn)行于虛擬成像平臺(tái)上的工作流的運(yùn)行情況，提取并分析了副本放置、存儲(chǔ)單元可用性以及作業(yè)運(yùn)行狀況等相關(guān)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析的結(jié)果證明了適當(dāng)?shù)奈募北痉胖貌呗詫?duì)提高虛擬成像平臺(tái)上的文件可用性、降低網(wǎng)格中工作流的作業(yè)失敗率具有重要作用。
　　（2）為了揭示已有的網(wǎng)格文件副本方法的分布特點(diǎn)和應(yīng)

4、用規(guī)律，對(duì)副本方法分類進(jìn)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(chǔ)之上，應(yīng)用資源描述框架(RDF)的方法描述副本問題，給出一個(gè)副本方法分類體系。應(yīng)用這一分類體系對(duì)已有的副本方法以及網(wǎng)格上醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用所需副本方法進(jìn)行量化分析，結(jié)果表明，基于RDF的副本方法分類體系是一個(gè)可被觀察和測(cè)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(diǎn)以及應(yīng)用規(guī)律。
　?。?）為了揭示文件可用性與網(wǎng)格作業(yè)成功率之間的關(guān)系，研究了文件可用

5、性及作業(yè)成功率建模問題。在總結(jié)已有文件可用性研究成果的基礎(chǔ)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(chǔ)，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(chǔ)單元可用性之間的關(guān)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(gè)數(shù)及其放置策略對(duì)文件可用性以及作業(yè)成功率的影響。實(shí)驗(yàn)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(shí)中生產(chǎn)網(wǎng)格環(huán)境下醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用中的作業(yè)成功率。
　?。?）為了研究網(wǎng)格文件副本放置策略的度量方法，應(yīng)用系統(tǒng)脆性理論分析了生產(chǎn)網(wǎng)格中的副本問題，引入作業(yè)系統(tǒng)脆性風(fēng)險(xiǎn)熵模型作為副本放置策略的測(cè)度函數(shù)。作業(yè)系統(tǒng)脆性風(fēng)險(xiǎn)熵兼顧系統(tǒng)中存儲(chǔ)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(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系。理論分析表明，綜合應(yīng)用作業(yè)系統(tǒng)脆性風(fēng)險(xiǎn)熵模型和作業(yè)成功概率模型，可以更清楚地揭示