網(wǎng)格環(huán)境下的服務(wù)調(diào)度機(jī)制研究.pdf

1、目前，借助于面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)，以“實現(xiàn)資源的跨組織協(xié)調(diào)共享和提供虛擬組織問題解決環(huán)境”為特征的網(wǎng)格計算技術(shù)與企業(yè)計算在目標(biāo)、理念和實現(xiàn)等方面正逐步走向融合，形成了面向服務(wù)的以信息集成為主要特點的新一代網(wǎng)格-服務(wù)網(wǎng)格。服務(wù)網(wǎng)格的一個根本特征就是向用戶屏蔽資源共享和協(xié)同的復(fù)雜性，實現(xiàn)按需提供服務(wù)。為此需要存在一種調(diào)度機(jī)制來解決網(wǎng)格服務(wù)的自動組合、動態(tài)發(fā)現(xiàn)與匹配問題，并且要求能夠?qū)崿F(xiàn)實時服務(wù)綁定以適應(yīng)網(wǎng)格資源動態(tài)變化的特點。 網(wǎng)格環(huán)境

2、的動態(tài)、異構(gòu)、自治的特點決定了網(wǎng)格調(diào)度需要比傳統(tǒng)的本地資源調(diào)度考慮更多方面的問題，如跨管理域的資源協(xié)作、分布式安全等。同樣，服務(wù)網(wǎng)格與計算網(wǎng)格環(huán)境中的調(diào)度實現(xiàn)機(jī)制也存在差異：服務(wù)網(wǎng)格環(huán)境下調(diào)度的對象不僅僅是以批處理為主要特征的面向科學(xué)計算任務(wù)的“裸”的硬件資源，更多地是具有交互特征的以服務(wù)形式存在的各種資源，調(diào)度的評價標(biāo)準(zhǔn)不單獨是計算速度、吞吐率等傳統(tǒng)的指標(biāo)，而是類似“服務(wù)等級協(xié)議”、“服務(wù)質(zhì)量”、“體驗質(zhì)量”等一套用戶滿意度和服務(wù)質(zhì)量

3、評價標(biāo)準(zhǔn)。 目前對于網(wǎng)格調(diào)度的研究主要包括以下三個方面：網(wǎng)格資源組織模型、網(wǎng)格應(yīng)用模型和網(wǎng)格調(diào)度算法的研究，本文著重從服務(wù)網(wǎng)格中資源組織模型、調(diào)度模型、調(diào)度算法以及調(diào)度實現(xiàn)機(jī)制等幾個方面入手，分別對目前的有關(guān)研究進(jìn)行了分析比較，明確了實現(xiàn)服務(wù)調(diào)度的關(guān)鍵問題，以．Petri網(wǎng)為形式化工具，結(jié)合工作流思想，對服務(wù)調(diào)度過程進(jìn)行了建模，提出了多QoS約束下的服務(wù)調(diào)度算法，并基于網(wǎng)格中間件實現(xiàn)了一個服務(wù)調(diào)度系統(tǒng)G-Sched，其中的主要工

4、作和研究成果如下： (1)提出了支持動態(tài)服務(wù)調(diào)度的語義服務(wù)描述和組織模型結(jié)合本體服務(wù)，對開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)(Open Grid Service Architecture)進(jìn)行了語義支持方面的擴(kuò)展；討論了OGSA的核心規(guī)范WSRF(Web Service Resouice Framework)關(guān)于服務(wù)資源的建模方法，通過對Web服務(wù)資源(WS-Resource)的描述語言(WSDL)元數(shù)據(jù)模型的擴(kuò)展，實現(xiàn)了其對服務(wù)語義的支持，并

5、在此基礎(chǔ)上，提出了基于語義的Web服務(wù)資源組織模型。 (2)提出和實現(xiàn)了動態(tài)服務(wù)調(diào)度模型討論了服務(wù)網(wǎng)格中調(diào)度實現(xiàn)的關(guān)鍵問題，在借鑒工作流、動態(tài)Web服務(wù)組合的技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合Web服務(wù)資源的語義描述模型，提出了基于著色．Petri網(wǎng)的服務(wù)調(diào)度模型，并對模型進(jìn)行了分析和驗證。在調(diào)度模型的建立方面，以Web服務(wù)資源作為調(diào)度的基本單位，考慮了異常處理、數(shù)據(jù)傳輸以及Qos約束等多個方面，這相對目前存在的批處理作業(yè)調(diào)度機(jī)制，其調(diào)度粒度較細(xì)

6、，在約束條件上也更苛刻。 (3)提出了兩種多QoS約束的服務(wù)調(diào)度算法從調(diào)度算法的角度來研究調(diào)度方案的優(yōu)化問題，在分析現(xiàn)有網(wǎng)格應(yīng)用模型及其調(diào)度算法的基礎(chǔ)上，將網(wǎng)格環(huán)境中的服務(wù)調(diào)度問題轉(zhuǎn)化為按照服務(wù)調(diào)度方案查找和匹配相應(yīng)的服務(wù)組件的過程，從而提出了兩種算法(遺傳算法和基于效用函數(shù)的路徑選擇算法)來解決在多目標(biāo)約束條件下如何保持服務(wù)組件之間Qos-致性的問題，從實現(xiàn)和仿真兩個方面驗證了算法的有效性。 (4)實現(xiàn)了網(wǎng)格服務(wù)調(diào)度組

7、件在分析網(wǎng)格服務(wù)動態(tài)調(diào)度執(zhí)行過程及涉及的關(guān)鍵問題的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地討論了網(wǎng)格服務(wù)動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)架構(gòu)及實現(xiàn)技術(shù)，初步設(shè)計和實現(xiàn)能夠完成服務(wù)網(wǎng)格中調(diào)度需求的服務(wù)調(diào)度組件-G-Sched，并以模擬網(wǎng)絡(luò)化虛擬制造作為應(yīng)用示例來驗證我們所提出方法的有效性。 本論文的工作受到國家“863”課題“面向電子商務(wù)的新型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系及集成軟件環(huán)境”(2003AA413320)和江蘇省博士后創(chuàng)新基金“基于網(wǎng)格的分布式產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”(KR2