服務(wù)網(wǎng)格動態(tài)維護(hù)研究.pdf

1、隨著網(wǎng)格技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來越多的業(yè)務(wù)需要提供高質(zhì)量并且不間斷的服務(wù)。然而，在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，系統(tǒng)的重配置及資源的維護(hù)與更新是必不可少的。對于傳統(tǒng)的服務(wù)來說，系統(tǒng)維護(hù)的過程不可避免地引起服務(wù)質(zhì)量的下降甚至是服務(wù)的中斷。而分布式系統(tǒng)環(huán)境之下，系統(tǒng)的異構(gòu)性與網(wǎng)絡(luò)延時等問題將使得這樣的維護(hù)與更新更加難以實(shí)現(xiàn)高效的協(xié)調(diào)。另一方面，不正確的維護(hù)甚至有可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的不可用性。因此，如何在一個已經(jīng)正常運(yùn)行的分布式系統(tǒng)乃至網(wǎng)格系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)動態(tài)的管理

2、維護(hù)，以最大限度地滿足用戶對于服務(wù)的需求，這是本研究的重點(diǎn)。其中，如何通過改進(jìn)現(xiàn)有的基礎(chǔ)架構(gòu)，提高架構(gòu)自身的高可用性；再從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度，保證關(guān)鍵應(yīng)用能夠盡快地完成對應(yīng)的服務(wù)是研究的關(guān)鍵點(diǎn)。 首先，從基礎(chǔ)架構(gòu)的角度介紹高可用動態(tài)部署基礎(chǔ)架構(gòu)HAND的設(shè)計(jì)思想。論述從基礎(chǔ)架構(gòu)的角度，提出實(shí)現(xiàn)高可用服務(wù)和維護(hù)的6大準(zhǔn)則。并提出服務(wù)級別和容器級別的部署方法，分析了兩種方法對動態(tài)網(wǎng)格下可用性和正確率的影響。然后從HAND的實(shí)現(xiàn)步驟、規(guī)模

3、測試、正確性測試等方面進(jìn)行充分的實(shí)驗(yàn)，證明了HAND在動態(tài)變化的網(wǎng)格服務(wù)容器中所能帶來的高可用性。 然后，重點(diǎn)上升到體系結(jié)構(gòu)的層面，討論當(dāng)網(wǎng)格的規(guī)模、資源和軟件組件之間的相互依賴關(guān)系變得十分復(fù)雜時動態(tài)維護(hù)系統(tǒng)如何保證系統(tǒng)的擴(kuò)展性和易用性。基于此，提出了一種名為Cobweb Guardian的體系結(jié)構(gòu)，它由三層不同粒度的執(zhí)行單元構(gòu)成，并提供三種分組維護(hù)算法來避免或降低由于部署依賴、調(diào)用依賴和環(huán)境依賴所帶來的負(fù)面影響。以中國教育科研

4、網(wǎng)格公共支撐平臺為實(shí)驗(yàn)對象，對相互依賴的系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行了測試。測試結(jié)果顯示，所提出的考慮依賴的維護(hù)機(jī)制給網(wǎng)格系統(tǒng)帶來更高的吞吐率和運(yùn)行時可用性。 再次，結(jié)合所提出的基礎(chǔ)架構(gòu)與體系結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)闡述一種分布式的異步維護(hù)策略。目的是使用這種策略來降低網(wǎng)格異構(gòu)性和緊急錯誤事件帶給動態(tài)維護(hù)系統(tǒng)的影響。介入一種三層結(jié)構(gòu)異步維護(hù)模型，并通過分析解釋維護(hù)中時間序列的關(guān)系，證明所設(shè)計(jì)的核心算法能夠保證原有應(yīng)用的邏輯和維護(hù)自身的邏輯不會受到影響，而且維

5、護(hù)的效率和可用性能夠得到很大程度的提高。異步策略在中國教育科研網(wǎng)格公共支撐平臺上得以實(shí)現(xiàn)，并用一個實(shí)際部署的圖像處理應(yīng)用做例子部署到了三個異構(gòu)集群上去。實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)了這種策略能夠提高異構(gòu)系統(tǒng)的有效性，證明系統(tǒng)能夠處理同構(gòu)和異構(gòu)環(huán)境下足夠多的資源變化與維護(hù)復(fù)雜度變化。 最后，從應(yīng)用動態(tài)維護(hù)技術(shù)的角度出發(fā)，探討動態(tài)維護(hù)技術(shù)與網(wǎng)格計(jì)算中的兩個主流趨勢（虛擬空間服務(wù)和互操作）如何進(jìn)行有效結(jié)合，來緩解由于大量虛擬組織用戶訪問網(wǎng)格基礎(chǔ)架構(gòu)時可能

6、產(chǎn)生的資源匱乏矛盾?；谥袊逃蒲芯W(wǎng)格與英特爾公司合作的網(wǎng)格編程環(huán)境的平臺，同時選用美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)格中間件Globus Toolkit 4.0與德國D-Grid的網(wǎng)格中間件Unicore 6.0為參照平臺，利用整型規(guī)劃技術(shù)對動態(tài)維護(hù)、虛擬空間服務(wù)與互操作技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化組合，使得用戶請求能夠在單一網(wǎng)格中間件無法提供服務(wù)的情況下能夠繼續(xù)服務(wù)。實(shí)驗(yàn)在圖像處理應(yīng)用GridBean上進(jìn)行。根據(jù)采集的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬的結(jié)果表明，所提出的協(xié)