网格服务复制机制的研究

网格的OGSA模型要求网格上一切资源都是服务,实现对网格服务的复制可以解决网格中网格服务的访问瓶颈、负载均衡等问题.现有的网格副本服务技术只能对数据、文件资源等静态资源进行复制,不能对包含软硬件需求的有状态的网格服务进行复制.针对这一问题,我们提出了一种有状态网格服务的复制方法,该方法基于虚拟工作空间、Snapshot和有状态资源模拟技术的原理,实现了对网格服务代码的复制、对网格服务运行所需的软硬件环境的复制和搭建、对网格服务内存数据的复制和对网格服务使用的有状态资源的复制.     

数据网格中的数据复制技术研究

数据复制技术是数据网格系统中广泛采用的改善网格系统性能的关键技术之一。与传统分布式系统应用领域中的复制相比，数据网格中的复制技术在复制目标、复制粒度、复制关键技术等方面表现出独特性质。本文将数据复制技术概括为副本创建、数据传输、副本删除、副本选择、副本一致性管理、安全管理等环节，深入分析、探讨了数据网格系统中数据复制的各项关键技术，为建立综合的数据网格复制策略和技术框架提供了全面的技术分析。最后，对数据复制技术下一步的研究方向作了分析和预测。     

对等网络中一种优化的副本分布方法

数据复制技术是一种提高P2P系统中数据可靠性和可用性的常用策略.现有复制方法大多只考虑副本数量,副本数量越多就越能提高资源访问效率,但采用这样的数据复制方法将会带来高昂的副本一致性维护代价.为平衡副本一致性维护的开销和多副本带来的访问性能提升之间的关系,该文提出了动态副本分布方法.文中首先给出了副本目录的设计和副本信息的获取方法,能够获得某一逻辑资源的所有副本信息.然后,根据逻辑资源的全局副本信息,对访问频率高且平均响应时间长的数据资源进行复制,并给出副本数量的计算方法.最后,根据用户访问特征和节点实时带宽等信息计算放置副本的最佳地点,使副本分布能够适应数据访问请求和网络带宽的动态变化.模拟实验结果显示,该方法能够实现全局优化的副本分布,以少量数据副本提升资源访问的性能.     

蚂蚁算法在数据网格副本选择中的应用研究

数据网格中由于采用复制备份策略,文件存在多个副本.用户访问文件时,如何从拥有相同文件的多个结点中选择某一结点获取文件,达到以相同的代价获得最优质的服务,是一个迫切需要研究的问题.深入研究了蚂蚁算法的原理,分析了影响副本选择性能的主要因素,利用这些参考因素设计了基于蚂蚁算法的副本选择策略;并对这个新算法进行了分析和实现.经仿真平台实验,表明该算法可有效地减少数据访问延迟及带宽消耗,实现网格中存储节点间的负载平衡,提高数据的访问速度.     

网格虚拟组织副本协作预取机制

副本复制是数据网格中提高数据访问效率的有效方法,如何提高副本复制的效率是一个关键性问题.现有的复制策略大多基于文件访问历史选择高价值副本进行复制,但其针对的都是节点已经访问过的文件.通过对虚拟组织文件访问特性进行深入分析,引入隐性高价值文件概念,提出虚拟组织副本协作预取机制(cooperative replica prefetching mechanism,简称CoRPM),使得本地节点通过与虚拟组织中其他节点进行协作来获取隐性高价值文件副本.该机制首先给出了副本协作预取架构,各个虚拟组织节点上的文件预取模块以协作的方式为虚拟组织内节点提供文件预取服务;然后,在副本协作预取架构的基础上设计了副本协作预取流程,其核心算法包括以作业类型为中心的本地文件预取算法和预取文件选择算法.模拟实验结果表明,CoRPM与已有的基于文件访问历史的副本复制策略相结合,可以更加有效地降低数据访问延迟.     

远程教育中资源副本创建时机决策机制

基于数据网格的远程教育提供了地理分布的大量共享教育资源,然而互联网的高访问延迟降低了资源访问的效率。副本创建是一种提高访问效率的有效方法。提出了一种基于排队论的副本创建时机决策模型,通过统计记录系统中用户请求到达的时间、任务服务的时间、副本已创建数等,计算排队系统队长、逗留时间、等候时间、忙期、服务强度及系统的瞬时状态等,由此得出一个比较合理的副本创建时机。     

数据网格中请求呈现分组特性的副本管理策略研究

在数据网格中,数据使用模式将影响系统性能.根据一些实际系统的测试结果,数据请求呈现出分组特性.为研究当数据请求呈现分组特性时请求分布与副本分布的关系,首先定义了数据网格中副本复制策略的模型,然后研究在数据请求呈现分组特性时平均访问延迟最小的最优策略.采用拉格朗日乘子法以及二分法对上述模型进行求解,得到了一个在请求分组模式下的最优下载副本策略.通过模拟实验对最优策略以及均匀复制策略、比例复制策略、平方根复制策略、LRU缓存策略的性能进行了比较.结果表明,最优策略所需广域网带宽最少,平均访问延迟最小.     

基于遗传算法的副本管理策略

在数据网格环境中,为了提高数据的可靠性和降低用户对数据访问的延迟,广泛采用了数据复制技术;由于副本技术的引入,就会面临一个很直接的问题,即一个应用程序如何根据副本性能和访问特性,从一组副本中选择一个最佳副本,就是副本选择问题.针对数据复制技术中的关键技术:副本创建和副本选择,在价格机制模型和并行数据传输的基础上,采用了遗传算法实现副本的优化管理.最后使用网格模拟器OptorSim对算法进行测试分析,结果显示基于遗传算法的策略有更好的性能.     

对等网维护数据副本一致性的乐观复制技术研究

在对等网环境中，保持数据对象的多个副本可极大地提高数据的可靠性和访问效率，但同时需要维护副本数据的一致性。乐观复制在保证数据一致性的同时放松了对操作顺序的要求。提出了数据乐观复制系统形式化模型，应用模型推导了数据达到一致的基本条件，提出了一种基于处理操作的最优化算法，并对实际应用中可能出现的问题提出了改进方法。     

一种基于快照管理的非一致性分析法

从数据库的观点看，在执行单一查询前进行复制数据集是容易实现的，但查询处理器指派一次查询给那些没有充分操作和存储合适副本的结点时，从而引起在同步机制中副本快照经常过时和副本定位时带来昂贵的网络开销。本文将讨论一种在全局数据网格中多个结点的非一致性及快照管理的量化分析方法。     

A dynamic replica management strategy in data grid

Data Grid provides scalable infrastructure for storage resource and data files management, which supports several large scale applications. Due to limitation of available resources in grid, efficient use of the grid resources becomes an important challenge. Replication is a technique used in data grid to improve fault tolerance and to reduce the bandwidth consumption. This paper proposes a Dynamic Hierarchical Replication (DHR) algorithm that places replicas in appropriate sites i.e. best site that has the highest number of access for that particular replica. It also minimizes access latency by selecting the best replica when various sites hold replicas. The proposed replica selection strategy selects the best replica location for the users' running jobs by considering the replica requests that waiting in the storage and data transfer time. The simulated results with OptorSim, i.e. European Data Grid simulator show that DHR strategy gives better performance compared to the other algorithms and prevents unnecessary creation of replica which leads to efficient storage usage.     

File replication,maintenance, and consistency management services in data grids

Data replication and consistency refer to the same data being stored in distributed sites, and kept consistent when one or more copies are modified. A good file maintenance and consistency strategy can reduce file access times and access latencies, and increase download speeds, thus reducing overall computing times. In this paper, we propose dynamic services for replicating and maintaining data in grid environments, and directing replicas to appropriate locations for use. To address a problem with the Bandwidth Hierarchy-based Replication (BHR) algorithm, a strategy for maintaining replicas dynamically, we propose the Dynamic Maintenance Service (DMS). We also propose a One-way Replica Consistency Service (ORCS) for data grid environments, a positive approach to resolving consistency maintenance issues we hope will strike a balance between improving data access performance and replica consistency. Experimental results show that our services are more efficient than other strategies.     

云存储中动态副本放置机制研究

数据副本管理是云计算系统管理的重要组成部分,在云计算系统的海量数据处理过程中,针对目前已知的数据存放与资源调度算法存在考虑副本动态性和可靠性的不足,提出了一种动态的副本放置机制。该机制基于区域结构,考虑数据处理时其副本的数量和放置位置,以及副本的产生对于内存和带宽等系统资源的开销:首先根据云存储中的副本信息,对被访问频率高且访问平均响应时间长的数据信息进行复制,并给出副本数量的计算方法;考虑缩小副本分布的节点选择范围,提出动态的副本放置算法——DRA,将一定范围内的节点根据提出的域的划分,进行放置筛选,以存放数据副本。实验结果表明,提出的动态放置机制不仅减少了低访问率副本对系统存储空间的浪费;同时也减少了高访问率副本所需跨节点的传输延迟,有效提高了云存储系统中的数据文件的访问效率、负载的均衡水平,以及云存储系统的可靠性和可用性。     

网格环境下的数据副本一致性维护解决方案

副本技术是网格中提高数据访问和处理效率的关键技术。针对目前副本管理存在的局限性和亟待解决的一致性维护关键问题,以Globus提供的副本技术为基础,从副本创建与更新的角度出发,采用日志管理思想,提出了一种副本创建与一致性维护相结合的解决方案。     

移动计算环境下数据复制一致性研究

通过对移动计算环境下已复制数据一致性的研究,提出了一种新的数据复制控制协议。该协议对已复制数据库对象的读操作或写操作等临时信息进行探索,使单副本可串行化和最终一致性两个标准可以同时得到保证。文章最后还对协议的正确性进行了分析。     

一种面向服务网格的通用框架及服务访问模型

网格资源的表示、组织、部署、发现、创建、使用和撤销是网格计算的重要研究问题,随着Webservices技术和服务网格理念的逐步成熟,以“服务”的方式来包装网格资源已经成为了一种趋势,并得到了网格界的一致认同。由于网格资源的“充足性”及“共享性”,采用池的方式来组织网格资源,以及把网格资源包装成服务,是一种很合理的方式。用户对网格的一次访问过程包括访问场景的创建,访问的实施,以及实施完成后的撤销,具有生命期的特征,而这正是虚拟组织所具有的功能,基于虚拟组织来设计服务访问模型是很合理的。基于物理资源池、服务池以及虚拟组织的思想,文章提出了面向服务网格的通用框架模型及服务访问模型VSP,VSP模型被用于指导HowU信息处理平台的设计。     

网格信息服务的一致性研究及应用

随着开放网格服务体系结构OGSA的出现，计算网格的研究已开始向服务网格过渡，由于应用的多样性和复杂性，服务网格的研究面临着空前的挑战，当前网格信息服务系统基本上都是对计算资源、数据资源和网络资源等的管理、注册发布及资源发现，但这种方式需要做进一步的改进来适应服务网格的需要．除中国科学院计算技术研究所的VEGA之外，HowU网格平台是另一较成熟的服务网格平台．分析了HowU信息服务器的服务组织和管理机制，并重点针对信息一致性问题进行了研究，即如何保证网格范围内服务的存在性以及组织域范围内服务信息的有效性．最后给出模拟性能分析．     

数据网格中的副本定位

在数据网格中,数据副本的定位是副本管理的一个关键问题,是数据网格环境中数据访问和管理的基础。本文分析了当前对数据副本定位所采用的集中式和分布式的定位方法中存在的不足,提出了一种混合式的副本定位策略,将数据副本的定位信息分散地存储于不同的域定位节点中,通过逻辑上集中的逻辑文件定位索引实现了对数据副本的准确定位。     

采用动态投票机制的数据网格副本一致性维护

针对网格动态性引起副本数据一致性维护困难的问题,根据网格的动态特性建立了网格系统模型和副本一致性维护模型;提出了适用于低在线率情况的动态投票机制,并在此基础上给出了一种副本数据一致性维护算法,从全局有序性和读一致性等方面证明了该算法的正确性.最后通过模拟实验对副本数取值及可扩展性等方面进行分析,探讨了网格动态性对数据一致性维护的影响.     

Dynamic replica placement and selection strategies in data grids— A comprehensive survey

Data replication techniques are used in data grid to reduce makespan, storage consumption, access latency and network bandwidth. Data replication enhances data availability and thereby increases the system reliability. There are two steps involved in data replication, namely, replica placement and replica selection. Replica placement involves identifying the best possible node to duplicate data based on network latency and user request. Replica selection involves selecting the best replica location to access the data for job execution in the data grid. Various replica placement and selection algorithms are available in the literature. These algorithms measure and analyze different parameters such as bandwidth consumption, access cost, scalability, execution time, storage consumption and makespan. In this paper, various replica placement and selection strategies along with their merits and demerits are discussed. This paper also analyses the performance of various strategies with respect to the parameters mentioned above. In particular, this paper focuses on the dynamic replica placement and selection strategies in the data grid environment.