面向可靠性一费用优化的网格任务调度模型及算法研究

网格资源的异构性、动态性等特征使得网格任务调度仍面临着诸多问题。针对传统可靠性评佑模型仅考虑 资源失效的问题,在考虑本地任务会抢占网格任务执行资源的情况下,引入任务执行延期失效,从而建立了一种新的 网格资源可靠性评估模型。该模型使用随机服务系统理论建模网格资源的动态负载压力,给出了任务在资源上的执 行可靠性的计算方法及证明。基于建立的网格资源可靠性模型,建立了面向可靠性和费用的多目标任务优化调度模 型,以获得最大化任务执行可靠性、最小化任务执行费用的任务调度策略。针对该NP问题,采用化学反应优化算法 对该优化问题进行求解,并给出了算法4种操作的具体实施方法。仿真实验表明,所提出的可靠性评估模型更符合真 实的网格系统,与遗传算法、粒子群算法相比,化学反应优化算法能更好地解决可靠性一费用双目标优化的网格任务调 度问题。     

一种面向网格计算的自适应动态冗余预留策略

针对网格环境中冗余机制在系统可靠性和任务执行效率之间难以平衡的问题,提出一种冗余度可动态调整的自适应冗余策略.该策略以可靠性指标为约束条件,依据负载变化自适应地优化系统冗余度,在不降低可靠性的前提下减少冗余度过高对网格任务执行效率的负面影响.理论分析给出了冗余度与可靠性之间的量化关系,实验分析对比了该动态冗余策略与其他冗余策略的性能差异,并对策略关键参数进行了对比分析.实验结果显示,当系统面临较高的任务负载或负载变化剧烈时,自适应的动态冗余预留策略能够显著提高资源有效利用率,并在任务执行效率和系统可靠性之间实现动态平衡,从而降低传统冗余策略对系统性能的负面影响.     

时间约束下可靠性增强的网格工作流调度算法

如何在动态性极强的网格环境中有效调度工作流应用并满足用户的QoS需求是一个难题.传统的基于资源静态特征的启发式调度算法或预留策略缺乏对资源动态服务能力的有效评估而无法保证工作流应用的截止时间约束.本文采用随机服务模型建模网格资源的动态性能并考虑资源内处理单元失效的情况.利用生灭过程描述资源节点中处理单元数目的变化情况并给出了资源节点在任务截止时间内的可靠性评估方法.在此基础上,提出一种可靠性增强的网格工作流调度算法RSA_TC.实验结果表明RSA_TC算法相对于DSESAW和PFAS算法,能有效保证用户截止时间的要求,对动态网格环境有较好的自适应性.     

网格环境下费用约束的科学工作流可靠调度算法

网格基础设施是目前科学工作流应用规划、部署和执行的主要支撑环境.然而由于网格资源的自治、动态及异构性,如何在保障用户QoS约束下有效调度科学工作流是一个研究热点.针对费用约束下的科学工作流调度问题,为了提高其执行的可靠性,本文使用随机服务模型描述资源节点的动态服务能力并考虑本地任务负载对资源执行性能的影响,给出一种资源可靠性的评估方法,在此基础上提出一种费用约束下的科学工作流可靠调度算法RSASW.仿真实验结果表明RSASW算法相对于GAIN3,GreedyTime-CD及PFAS算法,对工作流的执行具有很好的可靠性保障.     

教育资源网格中的一种信任评估模型

在开放的数据网格中,动态反映资源可信度是一个主要安全问题。本文提出了一种新的信任模型,动态评估资源的信任值,从而提高教育资源网格的安全性和可扩展性。该模型根据实体访问资源的推荐信任值、资源的被访问频率以及资源所在域的信任度综合评估资源信任度。通过和目前流行的针对行为的信任评估模型的实验对比,本文提出的信任模型具有更低的时间复杂度,信任度的评估也更可靠。实验结果表明,该信任模型可作为一种有效的手段,不但可以为数据网格中对资源的信任决策提供支持,防止恶意资源破坏的扩散,同时还能提高资源检索的可靠度。     

基于目标约束的分层动态负载均衡算法*

针对网格环境下的负载不均问题,提出了一种分层动态负载均衡机制,该机制采用随机服务模型描述网格任务流特性及其资源上的动态负载状态,将站点内负载平衡问题归结为目标约束规划问题。理论分析了分层负载均衡机制的有效性证明并设计了优化方案的求解算法,仿真实验结果显示,该分层负载均衡算法在平均响应时间、系统吞吐量方面优于以往的RBA算法和DBA算法。     

基于角色和上下文感知的网格动态访问控制研究

网格要达到资源共享的目的,就必须解决资源的访问控制问题.传统的RBAC并不能很好的适应网格环境下的访问控制,所以必须扩展RBAC.简单介绍RBAC,分析RBAC在网格环境中的不足,提出基于角色和上下文感知的动态网格访问控制研究模型,并做了形式化描述.     

一种基于序贯博弈的网格资源分配策略

网格环境中资源的负载预测是实现资源优化分配的关键任务之一,而网格资源的动态性和异构性使得准确判断资源的负载状态十分困难.针对已有的分配策略对资源负载评估的不足,提出了一种基于序贯博弈的优化用户时间的网格资源分配策略.该策略将正比例资源共享的网格环境中多用户竞争同一计算资源的问题形式化为一个多人序贯博弈,通过寻求该序贯博弈中各个阶段博弈的纳什均衡解来预测资源负载;然后利用此负载信息生成所有用户的最优出价组合和资源的优化价格;最后根据各用户出价,按比例分配资源的计算能力.通过对网格模拟器GridSim的实验研究,结果表明,该策略能够得到合理的用户出价,降低资源占用时间,从而弥补了Bredin提出的优化策略中未考虑资源未来负载变化的缺陷,实现了资源的优化分配.其结论说明运用序贯博弈方法预测资源负载是可行的,且能更好地适应网格环境下异构资源的动态性.     

资源动态组织支持的网格依赖任务重调度机制

针对网格依赖任务重调度所面临的效率低与触发频繁的问题,提出资源动态组织支持的网格依赖任务调度机制.该机制以资源的动态组织为核心,基于资源动态性度量结果对资源进行性能聚类分析,并过滤性能相似资源中的强动态性资源,以在减少资源数量的同时提高重调度备选资源的稳定性.实验表明基于该机制的重调度算法保持了静态调度策略在动态网格环境下相对于动态调度策略的性能优势,从而验证了该机制解决网格依赖任务重调度所面临问题的有效性.     

VINCASim:一种网格工作流可靠性仿真工具

网格工作流作为综合利用网格资源求解问题的"编程"技术已得到广泛应用,其可靠性保障研究得到越来越多的关注.然而,面对网格环境固有的复杂性和不确定性,如何时可靠性保障方法有效、方便地进行评测,是一个有待深入探索的挑战性问题.以VINCA网格工作流为参考原型,对影响其可靠性的因素进行了系统的分析,抽象出了网格工作流系统组件模型和可靠性属性模型,并基于GridSim实现了一个可配置、易扩展的网格工作流可靠性仿真工具包--VINCASim.此工具可以通过配置方便地模拟节点失效、工作流引擎失效、网络连接失效、流程执行异常等出错情形,提供扩展接口支持以编程的方式引入各种可靠性保障方法,为评测不同方法的有效性提供可控的、可重复的实验平台.通过场景示例说明了该工具的扩展性和易用性.