MobiGrid-移動(dòng)網(wǎng)格的研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)格為分布的資源共享和協(xié)同工作提供了優(yōu)異的基礎(chǔ)設(shè)施和平臺(tái)。網(wǎng)格中間件將分布的計(jì)算機(jī)資源粘合在一起,構(gòu)成了一個(gè)巨大的虛擬機(jī)和資源庫(kù),在科學(xué)計(jì)算中獲得了成功的應(yīng)用。網(wǎng)格面向資源的組織方式使其超越了單純的網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)頁(yè)瀏覽,被稱為繼Internet,Web之后的第三代互聯(lián)網(wǎng),具備重大的應(yīng)用意義和研究?jī)r(jià)值。 本論文研究的是移動(dòng)設(shè)備組成的移動(dòng)網(wǎng)格(Mobile Grid),重點(diǎn)解決了移動(dòng)資源的組織與共享和網(wǎng)格資源的調(diào)度問(wèn)題,整合于統(tǒng)

2、一的體系結(jié)構(gòu)-MobiGrid下。由于移動(dòng)網(wǎng)格由大規(guī)模的、高動(dòng)態(tài)性的移動(dòng)設(shè)備所組成,現(xiàn)有網(wǎng)格的集中式的組織方式不適合于移動(dòng)資源的特點(diǎn),存在單點(diǎn)故障,資源信息動(dòng)態(tài)更新負(fù)載大的問(wèn)題,因此采用一種全分散式的資源組織方式是必要的。根據(jù)網(wǎng)格的層次模型,可以將網(wǎng)格資源層視為在IP網(wǎng)絡(luò)上的層疊網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)層疊網(wǎng)上使用P2P路由協(xié)議,充分利用P2P網(wǎng)絡(luò)的研究成果,將資源進(jìn)行自組織。本文在Pastry協(xié)議的基礎(chǔ)上,疊加了支持移動(dòng)性管理的Cruise協(xié)議和

3、針對(duì)復(fù)雜描述的網(wǎng)格資源建立多維層疊網(wǎng)絡(luò)的DGSD協(xié)議,從而解決了在MobiGrid中組織資源,信息服務(wù)(服務(wù)注冊(cè)與查找)的問(wèn)題。 該協(xié)議體系是全分散的、自組織的和可靠的,并且支持移動(dòng)性和復(fù)雜的資源描述。 將資源自組織后,就要解決任務(wù)的調(diào)度問(wèn)題。任務(wù)的調(diào)度與資源組織方式密切相關(guān),SoGridS(面向服務(wù)的任務(wù)調(diào)度)基于。MobiGrid自組織的資源組織方式,提出了面向服務(wù)的調(diào)度機(jī)制。網(wǎng)格中的任務(wù)的對(duì)象就是服務(wù),因此面向服

4、務(wù)的任務(wù)調(diào)度符合網(wǎng)格特點(diǎn),提高了調(diào)度的效率。在SoGridS體系下,本文提出了基于基因算法的調(diào)度方案和基于博弈的調(diào)度算法,對(duì)任務(wù)調(diào)度提供優(yōu)化。前者是一種數(shù)值方法,通過(guò)有限次的迭代,達(dá)到最優(yōu)；后者是分析的方法,運(yùn)用了經(jīng)濟(jì)學(xué)廣泛應(yīng)用的博弈理論,并分別建立非合作博弈和合作博弈下的任務(wù)調(diào)度模型,提出相應(yīng)的調(diào)度算法,并將任務(wù)的負(fù)載較均衡地分配到服務(wù)節(jié)點(diǎn)上。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)正引起越來(lái)越多的關(guān)注和研究,是實(shí)現(xiàn)普適計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù),將無(wú)線傳感器網(wǎng)

5、絡(luò)中的信息整合到移動(dòng)網(wǎng)格,進(jìn)而加以利用是必要的。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)也是大規(guī)模的、信息動(dòng)態(tài)更新頻繁的網(wǎng)絡(luò),因此在信息的散播上需要采用可靠的和可擴(kuò)展性的算法,并且該算法不依賴于網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模,為此本文提出了基于Spatial Gossip(空問(wèn)閑聊)的算法。該算法基于滲透(Percolation)模型,充分利用了節(jié)點(diǎn)在散播消息過(guò)程中的路由信息。Spatial Gossip算法特點(diǎn)在于信息散播時(shí)間與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模無(wú)關(guān),而只與散播的距離有關(guān),并且散播的過(guò)程是

6、漸進(jìn)的。該算法到達(dá)距離d內(nèi)所有的節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)散時(shí)間為O(logd),概率為O(1-log<'-κ>d).在這個(gè)算法的基礎(chǔ)上,可以進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的資源定位。 網(wǎng)格是一個(gè)巨大而復(fù)雜的分布式系統(tǒng),如果采用實(shí)際的系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)格相關(guān)的驗(yàn)證,不僅成本高,周期長(zhǎng),并且現(xiàn)實(shí)中很難做到,因此提供一個(gè)模擬系統(tǒng)來(lái)對(duì)本文所提出的MobiGr司體系進(jìn)行驗(yàn)證是必要的。MobiGridSim是MobiGrid的模擬系統(tǒng),它基于開源系統(tǒng)提供的層疊網(wǎng)絡(luò),增加了

7、本文提出的Cruise和DGSD協(xié)議作為服務(wù)注冊(cè)/查找模塊,并增加了資源管理模塊以實(shí)現(xiàn)基于基因算法和博弈理論的調(diào)度算法?；贘ava的實(shí)現(xiàn)使該模擬系統(tǒng)可以在多種異構(gòu)平臺(tái)上運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參考了已有的網(wǎng)格模擬系統(tǒng),具有特定的應(yīng)用意義。 綜合以上,本論文取得了以下成果: 1.站在網(wǎng)格研究的前沿,針對(duì)移動(dòng)設(shè)備資源共享的需求,提出了移動(dòng)網(wǎng)格的概念及體系結(jié)構(gòu)。 2. 提出了適應(yīng)移動(dòng)網(wǎng)格的資源信息服務(wù)機(jī)制,解決了移動(dòng)網(wǎng)格