基于資源動態(tài)性度量的網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度研究.pdf

1、網(wǎng)格是一種能夠集成地理上分散資源的基礎(chǔ)設(shè)施。它能將各種信息資源接成一個(gè)整體，向每個(gè)用戶提供包括計(jì)算能力、數(shù)據(jù)存儲能力以及各種應(yīng)用工具等一體化的透明服務(wù)。網(wǎng)格資源是分布在Internet環(huán)境中的，資源本身具有異構(gòu)性、動態(tài)性和自治性。網(wǎng)格任務(wù)在不同的資源上的性能表現(xiàn)不同，因此對于提高由多個(gè)任務(wù)構(gòu)成的網(wǎng)格應(yīng)用的整體性能而言，需要網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度為應(yīng)用中的每個(gè)任務(wù)指派合適的資源。在網(wǎng)格任務(wù)調(diào)度中，依賴任務(wù)調(diào)度問題已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。網(wǎng)格依賴任務(wù)調(diào)

2、度問題，由于對某一任務(wù)的資源指派將影響對其他任務(wù)的資源指派，因此，為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格應(yīng)用性能優(yōu)化的調(diào)度目標(biāo)，需要采取全局的調(diào)度策略。該調(diào)度策略是基于預(yù)知的應(yīng)用和資源信息，在運(yùn)行前制定全局調(diào)度計(jì)劃。網(wǎng)格應(yīng)用的各個(gè)任務(wù)將按照計(jì)劃中的時(shí)間安排在指派資源上執(zhí)行。由于網(wǎng)格資源是動態(tài)變化的且這種變化會隨時(shí)發(fā)生，因此在應(yīng)用的運(yùn)行期間資源可能發(fā)生變化，這種變化將影響網(wǎng)格應(yīng)用的最優(yōu)性。為此，就需要網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度，以便在資源發(fā)生變化時(shí)，對全局調(diào)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整

3、，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用性能優(yōu)化的目標(biāo)。
　　 以應(yīng)用性能優(yōu)化為目標(biāo)的網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度，需要采取全局優(yōu)化的的重調(diào)度策略與資源變化觸發(fā)的重調(diào)度觸發(fā)方式，而這將面臨重調(diào)度效率低與觸發(fā)頻繁等困難。為解決上述困難，本文從確定重調(diào)度任務(wù)范圍、減少資源數(shù)量、提高備選資源穩(wěn)定性、減少無用重調(diào)度四個(gè)方面著手，提出了基于資源動態(tài)性度量的網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度機(jī)制。該機(jī)制以資源動態(tài)性度量模型為基礎(chǔ)，以基于視圖的資源組織、重調(diào)度觸發(fā)機(jī)制以及重調(diào)度任務(wù)波及域計(jì)算為支

4、撐，盡量利用動態(tài)性較弱的資源，合理縮小重調(diào)度任務(wù)范圍，并在合適的時(shí)機(jī)觸發(fā)網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度過程，解決了網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度效率低、觸發(fā)頻繁的問題，從而實(shí)現(xiàn)了以應(yīng)用性能優(yōu)化為目標(biāo)的網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度。本文主要完成了如下的工作：
　　 (1)針對網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度面臨的效率低和觸發(fā)頻繁兩個(gè)問題，本文研究基于資源動態(tài)性度量的網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度機(jī)制（G-DERM），提出資源動態(tài)性度量模型。該模型對個(gè)體資源及整體資源環(huán)境的性能和性能變化周期

5、進(jìn)行度量。在資源動態(tài)性度量的基礎(chǔ)，G-DERM通過在合適的時(shí)機(jī)觸發(fā)網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度過程、盡量利用動態(tài)性較弱的資源、合理縮小重調(diào)度任務(wù)范圍，能夠有效的提高網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度的效率，降低重調(diào)度的觸發(fā)頻繁。
　　 (2)針對如何減少備選資源數(shù)量和提高備選資源穩(wěn)定性問題，本文研究基于視圖機(jī)制的資源組織模型。該模型是一個(gè)資源的三層組織結(jié)構(gòu)，是在以應(yīng)用的資源需求和資源動態(tài)性度量結(jié)果對網(wǎng)格資源進(jìn)行雙重過濾的基礎(chǔ)上構(gòu)建起來的。該模型能夠過濾性

6、能相近的應(yīng)用可用資源中的強(qiáng)動態(tài)性資源，提高重調(diào)度備選資源的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度的效率并降低重調(diào)度觸發(fā)頻率。
　　 (3)針對如何減少無用重調(diào)度問題，本文研究重調(diào)度觸發(fā)機(jī)制，提出重調(diào)度的觸發(fā)規(guī)則，建立觸發(fā)規(guī)則的層次結(jié)構(gòu)。該規(guī)則在網(wǎng)格資源動態(tài)性度量的基礎(chǔ)上，分析資源變化對應(yīng)用性能的影響，判斷是否需要觸發(fā)重調(diào)度，并確定重調(diào)度觸發(fā)時(shí)刻，延時(shí)觸發(fā)在任務(wù)執(zhí)行時(shí)間估計(jì)準(zhǔn)確性較低情況下的資源變化引發(fā)的重調(diào)度過程，減少無用重調(diào)度次數(shù)

7、，降低網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度觸發(fā)頻率。
　　 (4)針對如何確定重調(diào)度任務(wù)范圍問題，本文研究重調(diào)度任務(wù)波及域及計(jì)算算法。在度量資源環(huán)境動態(tài)性和估計(jì)任務(wù)完成時(shí)間的基礎(chǔ)上，通過判斷任務(wù)完成時(shí)間是否在資源環(huán)境的變化周期內(nèi)，重調(diào)度過程中將不考慮完成時(shí)間不在該周期內(nèi)的任務(wù)，即不考慮對網(wǎng)格應(yīng)用性能優(yōu)化支持較弱的任務(wù)；并且通過網(wǎng)格應(yīng)用中任務(wù)間所存在的點(diǎn)波及、依賴波及以及連通波及關(guān)系計(jì)算重調(diào)度任務(wù)波及域，以在不影響網(wǎng)格應(yīng)用優(yōu)化效果的基礎(chǔ)上，縮小任務(wù)

8、范圍，提高重調(diào)度的效率。
　　 (5)針對重調(diào)度任務(wù)波及域內(nèi)網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度求解效率與優(yōu)化效果問題，本文研究基于G-DERM的網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度模型和算法。提出基于DAG的重調(diào)度模型及改進(jìn)HEFT啟發(fā)式算法，和基于T-RAG優(yōu)化選取的重調(diào)度模型及免疫遺傳算法。在保證效率的同時(shí)提高網(wǎng)格應(yīng)用的優(yōu)化效果。
　　 (6)針對如何驗(yàn)證本文所提出的基于資源動態(tài)性度量的網(wǎng)格依賴任務(wù)重調(diào)度機(jī)制有效性問題，本文搭建G-DERM模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)