2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展和普及,數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用已被廣泛應(yīng)用于眾多等領(lǐng)域,尤其是科學(xué)計算領(lǐng)域。這類應(yīng)用所處理的數(shù)據(jù)量通常十分巨大,且應(yīng)用數(shù)據(jù)集之間往往存在著關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過應(yīng)用工作流技術(shù),可以實現(xiàn)各種復(fù)雜計算任務(wù)的自動化執(zhí)行,我們稱之為科學(xué)工作流。部署和執(zhí)行科學(xué)工作流應(yīng)用,不僅對計算資源有較高要求,同時也需要大量的存儲空間。當(dāng)前科學(xué)工作流應(yīng)用多被部署于分布式計算系統(tǒng),因為這些系統(tǒng)能夠為科學(xué)工作流提供所需的高性能計算資源和海量存儲空間。
  

2、 云計算作為一種典型的分布式網(wǎng)絡(luò)計算技術(shù),能夠以相對低廉的基礎(chǔ)設(shè)施成本為科學(xué)工作流應(yīng)用提供所需的計算和存儲資源,為其提供了一種全新的部署和執(zhí)行方式。在云計算環(huán)境下部署和執(zhí)行科學(xué)工作流應(yīng)用,一方面能夠節(jié)約大量成本,另一方面也為在遍布Internet的科研人員間實現(xiàn)資源共享與合作研究提供了一個良好的契機。
   然而,科學(xué)工作流應(yīng)用在利用云計算技術(shù)的過程中遇到了一些新的挑戰(zhàn),特別是在數(shù)據(jù)布局(data placement)方面。云

3、數(shù)據(jù)布局,即指在多數(shù)據(jù)中心的云存儲環(huán)境下為應(yīng)用數(shù)據(jù)文件選擇存放位置的過程,其結(jié)果被稱為云數(shù)據(jù)布局方案??茖W(xué)工作流應(yīng)用的部署和執(zhí)行過程,是云計算環(huán)境下多個分布式數(shù)據(jù)中心協(xié)作的過程,該過程中的跨數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)移動難以避免。由此帶來的挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在三個方面:1)一些應(yīng)用數(shù)據(jù)集由于所有權(quán)等原因不允許被移動而只能被置于固定的位置;2)相對于巨大的應(yīng)用數(shù)據(jù)量而言,數(shù)據(jù)中心間的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬有限,而頻繁的跨數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)傳輸意味著不可忽視的時間開銷;3)在

4、隸屬于不同服務(wù)提供商的云數(shù)據(jù)中心間進行數(shù)據(jù)傳輸往往將導(dǎo)致運行成本的增加。因此,如何通過對海量應(yīng)用數(shù)據(jù)進行合理布局,從而降低應(yīng)用執(zhí)行過程中的跨數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)傳輸,成為了在云計算環(huán)境下部署執(zhí)行科學(xué)工作流應(yīng)用的關(guān)鍵問題。
   針對云計算環(huán)境下科學(xué)工作流的數(shù)據(jù)布局問題,本文首先對問題進行了描述、分析和建模,并基于此將科學(xué)工作流應(yīng)用分為兩類:一類是相對穩(wěn)定型科學(xué)工作流應(yīng)用,其特點是流程步驟和應(yīng)用數(shù)據(jù)的變更相對較少;一類是相對動態(tài)型科學(xué)工作

5、流應(yīng)用,其特點是流程步驟和應(yīng)用數(shù)據(jù)的變更相對頻繁。之后,本文針對上述兩類科學(xué)工作流應(yīng)用分別提出了兩種不同的數(shù)據(jù)布局策略。其中針對相對穩(wěn)定型科學(xué)工作流應(yīng)用,我們提出了基于遺傳算法思想的全局?jǐn)?shù)據(jù)布局策略;針對相對動態(tài)型科學(xué)工作流應(yīng)用,我們提出了基于貪婪算法的動態(tài)數(shù)據(jù)布局策略。前者側(cè)重于數(shù)據(jù)布局的全局性和穩(wěn)定性,以全局最優(yōu)為目標(biāo)來進行數(shù)據(jù)布局;后者則側(cè)重于數(shù)據(jù)布局的動態(tài)性和靈活性,旨在應(yīng)對流程步驟和生成數(shù)據(jù)的不確定性。上述兩種數(shù)據(jù)布局策略,能

6、夠在保證數(shù)據(jù)布局有效性的基礎(chǔ)上減少應(yīng)用執(zhí)行過程中的跨數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)和由此導(dǎo)致的時間開銷,從而降低開銷并節(jié)約成本。
   本文通過建立云計算模式下分布式數(shù)據(jù)中心的模擬環(huán)境,對上述兩種數(shù)據(jù)布局策略與其它同類數(shù)據(jù)布局策略從數(shù)據(jù)布局方案所對應(yīng)的跨數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)、數(shù)據(jù)傳輸時間開銷等多個角度進行了對比分析。實驗結(jié)果顯示,與同類數(shù)據(jù)布局策略相比,本文所提出的兩種數(shù)據(jù)布局策略具有較好的綜合性能,其中在降低科學(xué)工作流應(yīng)用執(zhí)行過程中的跨

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