可视化资源网格化方法

为提高可视化资源的使用效率,提出一种可视化资源网格化方法。研究网格环境下可视化资源共享的体系结构和工作模式以及可视化资源服务化封装方法。可视化服务利用帧缓存捕捉可视化程序运行屏幕并保存为图像文件,通过Web服务器传送至远程的客户端显示。用户通过客户端向可视化服务提出请求,该请求被封装为XML格式文件,包含可视化任务执行所需参数描述信息。以虚拟样机可视化虚拟环境的网格化为例,验证了该方法的有效性。     

基于XML的分布式虚拟运行环境建模与实现

当前很多网络计算环境尚缺乏为多种应用提供隔离、定制的运行环境的能力,给网络计算环境的广泛应用带来障碍.而虚拟机技术的飞速发展,使得根据用户需求,按需构建隔离、定制的分布式虚拟运行环境成为可能.基于XML schema技术对分布式虚拟运行环境进行了建模和描述,阐述了分布式虚拟运行环境的运行支撑系统(ACOPE系统)的详细设计和原型实现.该系统能够通过对宿主资源和虚拟机资源的有效管理,根据分布式虚拟运行环境的XML描述文件,在网络计算环境中选取部分宿主资源并在其上创建或克隆满足相应配置需求的虚拟机,支持分布式虚拟运行环境的动态按需构建和使用.最后通过实验验证了ACOPE系统的有效性.     

桌面网格环境下虚拟化技术的应用研究

桌面网格是典型的异构计算资源环境,而虚拟化技术具有良好的封装性及隔离性,能整合异构资源并屏蔽不同操作系统的差异。为此,基于VirtualBox虚拟机实现桌面网格系统。对虚拟机运行环境的配置参数进行测试,设计实现自适应内存配置模块。分析作业运行不同阶段硬盘I/O、带宽I/O等性能差异对作业运行效率的影响,并针对镜像多样性及虚拟机启动与带宽造成的损耗,设计远程镜像库及动态作业文件系统,实现虚拟机的多样性选择及作业运行环境的动态部署,同时使用缓存服务弥补因使用虚拟机所造成的损耗。应用结果表明,该系统能够较好地满足高能物理计算的需求。     

基于服务网格的制造资源集成

提出了一种基于服务网格的制造资源集成方法，通过将服务网格技术引入制造行业，实现了制造资源的虚拟化，为制造资源提供了统一的接口和互操作协议、屏蔽平台及所使用技术的异构性。平台采用基于服务的协同工作流技术，在动态变化的环境中，能够根据用户需求优化业务逻辑及其执行过程，选择、配置和调度相应的制造资源完成指定的任务，实现跨组织的资源共享和任务协同。     

混合计算环境中截止期约束下的科学工作流调度策略

整合云和网格基础设施,增强科研机构现有网格系统的计算能力并向应用提供截止时间保障的服务是科学研究领域的热点。在这种"网格-云"混合计算环境中,对何时租借云虚拟资源以及如何租借做出有效决策是一个难题。现有的一些调度策略主要在网格资源静态能力特征的基础上,以作业等待时间作为决策依据,缺乏对资源动态服务能力的有效评估,无法保证科学应用的截止时间需求。本文提出了一种混合环境下的科学工作流执行系统架构并对其核心组件进行了阐述。针对其中的工作流调度问题,利用随机服务模型建模已有网格系统中的资源的动态服务能力,以任务违约风险作为是否租借外部虚拟资源的判断指标,提出了一个科学工作流调度算法HCA_SASWD。实验结果表明,HCA_SASWD相对于其他算法,能有效保证用户的截止时间要求,为需要提供截止时间保障的系统架构提供了参考。     

虚拟教学环境中基于草图的自适应用户界面研究

将草图技术、自适应技术与传统的虚拟现实技术相结合应用于虚拟教学过程中,通过增强用户和系统之间个性化需求的交互处理来提高系统的智能性和友好性,进而有效提高虚拟教学环境的应用效果.旨在虚拟环境中构建基于草图的自适应用户界面并应用于虚拟教学来满足特定教学需求,着重结合实例分析了基于自适应草图用户界面的虚拟教学环境中的草图上下文处理机制.在上述研究基础上,设计开发了一个虚拟教学原型系统,实验证明该系统在用户体验上有明显的改善.     

面向大数据复杂应用的虚拟集群动态部署模型

针对计算负载的时变性和复杂性导致虚拟集群的资源利用率不高的问题,为提高虚拟集群资源的全局利用率,采用弹性资源管理策略来吸收多种计算模式混杂时的资源需求突变。在Docker容器技术的支持下提出一个根据作业需求变化的动态部署模型。该模型根据资源的动态需求变化,实时调整虚拟集群的计算形态,具体包括计算节点的类型及规模。该模型不仅实现用户作业执行环境的动态定制,而且达到错峰计算的目的。仿真实验表明,该模型使得虚拟节点CPU利用率提升5.3%,并且优化了计算作业的执行效率。该动态部署模型适合应用到数据中心或大规模集群中,能够有效提高计算资源的利用率。     

面向网格服务的标准件库系统集成

基于开放网格服务体系结构提出了面向服务的标准件库系统集成的体系结构．将标准件库系统中与数据库、CAD系统交互的功能组件封装在网格服务容器中，并与后台数据库一起部署成为网格服务节点，现有的标准件库系统只需提供服务的行为接口即可方便地集成到网格环境中．开发部署了一类标准件库网格服务节点，验证了该体系结构和实现技术的有效性．     

面向汽车耐撞性的协同设计与仿真网格

汽车耐撞性设计是一个典型的协同设计工程,其中CAD/CAE集成和大规模计算是企业需要解决的难题之一.网格计算因其具有面向服务、可以屏蔽异构资源复杂性的特点,为实现汽车耐撞性协同设计提供了可能的技术方案.在分析了耐撞性设计需求的基础上,设计了一个4层的汽车耐撞性协同设计与远程仿真的网格系统架构,并讨论了设计原理、工作流程和相关工具等.通过将资源封装为标准的网格应用中间件和服务,简化了异构资源的集成和管理.该系统实现了不同设计人员在同一环境和平台上的协同,同时保持参与各方各自的独立性.最后应用一个座椅与整车的协同设计实验,验证了文中系统的有效性.     

用户驱动的服务聚合方法及其支撑框架

虚拟计算环境的重要目标之一,就是在动态、开放、多变的网络环境中对分布异构资源按需进行聚合,并提供有效的资源发布、发现、订阅等机制.通过服务来抽象和封装资源是资源虚拟化的主要手段之一,但现有面向服务的体系结构(service oriented architecture,简称SOA)所采用的"以服务提供商为中心"的服务组织模式容易导致用户发现和订阅服务的难度随着服务的增加而增加.提出一种用户驱动的服务聚合技术,即根据用户需求,将功能相似的服务聚合成服务池并封装为单一的虚拟服务,随后根据用户QoS需求进行自动协商,选出最佳服务或服务组合.该方法的特点在于将服务池作为用户发现和订阅的唯一实体,从用户角度将大量服务聚合成为相对稳定和统一的资源视图,屏蔽资源的复杂性、多样性和多变性,支持自动QoS协商,从而有效提高用户对服务资源的利用.     

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。     

Fault-tolerant feedback virtual machine deployment based on user-personalized requirements

A key requirement of the cloud platform is the reasonable deployment of its large-scale virtual machine infrastructure. The mapping relation between the virtual node and the physical node determines the specific resource distribution strategy and reliability of the virtual machine deployment. Resource distribution strategy has an important effect on performance, energy consumption, and guarantee of the quality of service of the computer, and serves an important role in the deployment of the virtual machine. To solve the problem of meeting the fault-tolerance requirement and guarantee high reliability of the application system based on the full use of the cloud resource under the prerequisite of various demands, the deployment framework of the feedback virtual machine in cloud platform facing the individual user’s demands of fault-tolerance level and the corresponding deployment algorithm of the virtual machine are proposed in this paper. Resource distribution strategy can deploy the virtual machine in the physical nodes where the resource is mutually complementary according to the users’ different requirements on virtual resources. The deployment framework of the virtual machine in this paper can provide a reliable computer configuration according to the specific fault-tolerance requirements of the user while considering the usage rate of the physical resources of the cloud platform. The experimental result shows that the method proposed in this paper can provide flexible and reliable select permission of fault-tolerance level to the user in the virtual machine deployment process, provide a pertinent individual fault-tolerant deployment method of the virtual machine to the user, and guarantee to meet the user service in a large probability to some extent.     

一种基于GMA结构的开放式网格资源信息服务

网格是把广域网上大量分布、异构资源进行整合，实现统一视图和统一访问接口的基础设施．资源信息服务在网格中具有重要地位，其作用是感知和监控异构资源，并为上层应用提供资源信息，从而为资源调度和选择系统策略提供依据．传统的主机监控不能适用于网格，现有的网格资源信息服务也存在一定缺点．通过分析网格资源信息服务的一般要求，针对现有系统的不足，基于GGF提出的GMA体系结构，从几个不同方面提出了更适合网格特点，开放性和互操作性较好的改进方案，最后，一方面对资源信息服务的性能策略进行了讨论和理论分析，另一方面以目前实现的原型系统GridEye为基础，进行了资源信息服务的性能测试实验，并对结果进行了分析．     

一种基于QoS的网格服务选择机制

开放网格服务体系结构OGSA提出了网格服务的概念，为网格资源的虚拟化管理给出了一条有效途径。当前网格系统对于网格服务的支持主要集中在服务的功能发现与调用部分，缺乏对服务的非功能属性的管理支持。服务的非功能属性如服务的响应时间、价格、可靠性等对于用户来说非常重要，体现着用户对网格服务的QoS需求。基于QoS的服务选择机制能够对网格服务的QoS模型进行管理和度量，对于用户提出的QoS需求，服务匹配算法能够为用户选择满足需求倾向的服务。     

Semantic-enabled CARE Resource Broker (SeCRB) for managing grid and cloud environment

Grid computing is mainly helpful for executing high-performance computing applications. However, conventional grid resources sometimes fail to offer a dynamic application execution environment and this increases the rate at which the job requests of users are rejected. Integrating emerging virtualization technologies in grid and cloud computing facilitates the provision of dynamic virtual resources in the required execution environment. Resource brokers play a significant role in managing grid and cloud resources as well as identifying potential resources that satisfy users’ application requests. This research paper proposes a semantic-enabled CARE Resource Broker (SeCRB) that provides a common framework to describe grid and cloud resources, and to discover them in an intelligent manner by considering software, hardware and quality of service (QoS) requirements. The proposed semantic resource discovery mechanism classifies the resources into three categories viz., exact, high-similarity subsume and high-similarity plug-in regions. To achieve the necessary user QoS requirements, we have included a service level agreement (SLA) negotiation mechanism that pairs users’ QoS requirements with matching resources to guarantee the execution of applications, and to achieve the desired QoS of users. Finally, we have implemented the QoS-based resource scheduling mechanism that selects the resources from the SLA negotiation accepted list in an optimal manner. The proposed work is simulated and evaluated by submitting real-world bio-informatics and image processing application for various test cases. The result of the experiment shows that for jobs submitted to the resource broker, job rejection rate is reduced while job success and scheduling rates are increased, thus making the resource management system more efficient.     

基于OGSA的服务网格应用系统研究与设计

为提高资源的共享能力,在校园网环境下,借助于Globus平台搭建了校园服务网格应用系统.该系统将已有的计算资源和服务,利用网格环境中日臻成熟的中间件技术设计了满足特定需求的服务网格系统构架.提出了基于OGSA-GT3的校园服务网格应用系统的结构CSGA,讨论了CSGA的实现方案和执行流程.在开发的原型系统进行了计算服务的实现,并阐述了服务网格系统今后的研究方向.     

一种有盟主的服务虚拟组织模型及其在电子政务中的应用

提出了一种有盟主的服务虚拟组织模型（SHALOM），旨在服务网格环境下针对盟主的目标需求，解决盟主如何动态组织自主的合作伙伴的服务和流程资源构建虚拟组织协同进行求解的问题．在该模型的支撑下，盟主在业务层定义目标需求和分解任务，通过虚拟组织需求和成员提供的服务之间的匹配，动态选取相关合作伙伴的服务和流程资源．盟主在虚拟组织中的流程和服务资源之间定义协作关系，并采用聚合机制即时生成可运行的虚拟组织．文中重点讨论了SHALOM模型的核心元素和运作原理，并相应地介绍了支撑框架和相关技术，最后结合实际低成本电子政务应用展示了模型的效果．     

基于Internet的多用户共享虚拟环境框架的研究

多用户共享虚拟环境是指网络化的协同虚拟现实系统，在该环境中多个用户之间通过各自的三维图形表示实现在虚拟环境中的多人感知，用户之间的交互以及对虚拟对象的协同操纵，在综合分析现有系统以及Internet的开放性标准化需求基础上，提出了一种基于Internet的多用户共享虚拟环境解决方案，即多用户共享虚拟环境框架（multi-user shared virtual envitonment framework,MSVEF)，该框架描述了多用户虚拟环境的体系结构，定义了基于XML的相关交互协议，通过在原型系统中的初步应用，证明该框架可以支持不同网络平台的用户在同一个虚拟场景中的再现与交互。