网格环境下作业可靠调度机制的研究

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1、华中科技大学博士学位论文摘要随着越来越多的计算、存储、信息等资源加入到网格环境，网格的动态性、自治性和异构性更加明显。网格作业调度是网格系统与应用主体的关键纽带，它的可靠与否不仅影响着网格系统的成败、效率，同时也直接决定网格用户的参与和接受程度，制约着网格技术的应用和推广。为了保证动态网格环境下作业的成功执行，保证网格系统的服务质量，可靠的作业调度是一项重要而又亟待解决的难题之一。在网格系统中，各个组成部分相互关联。因此，作业调度离不开其它部分的协同工作，要实现动态网格环境下作业的可靠调度需要解决多个关键问题，包括：可靠的资源发现、可靠的资源选

2、择以及有效的容错机制。如何在动态的网格环境下保证作业的可靠调度是本研究的重点。首先，可靠的资源发现是作业调度的前序步骤和基础，网格环境下的资源发现由网格信息服务完成。为了提高资源发现的可靠性，提出了基于DHT（DistributedHashTable）和本体的网格作业执行资源的可靠发现机制（reliableDHT-andOntology-basedInformationServiceforgrids，简称DIS）。在DIS中，网格资源以虚拟组织为单位加入DHT环，消除了层次结构中的单一失效点和性能瓶颈；本体能够以一种明确的、形式化的方式来表示领

3、域知识，提供共享的、精确定义的术语源，并且有良好的概念层次结构和对逻辑推理的支持。网格和语义本体技术的融合提高了资源发现的准确性和完整性，保证了资源发现的可靠性。实验证明DIS在动态的网格环境下提高了资源发现的可靠性。然后，通过对网格资源运行特征的研究，提出了基于数学模型的网格资源故障模拟器，通过变化输入参数，可得到不同的资源故障模拟日志，为网格系统设计、研究和性能测试提供了依据。提出了基于Markov链的资源可用性预测模型，可以有效地预测资源节点在未来时间段内的可用性，为下一步的作业调度提供可靠的资源信息。基于资源可用性预测，提出了可靠的网格

4、工作流作业调度机制（DependableGridWorkflowSchedulingmechanism，简称DGWS）。DGWS基于表调度和组调度，首先对DAG（DirectedAcyclicGraph）子任务进行优先权排序和分组，然后以组为单位进行基于可靠性代价的调度。在满足作业QoS（QualityofService）请求下，DGWS将子任务调度到可靠的资源节点，提高了作业运行的可靠性，同时也保证了资源负载的均衡性，避免I华中科技大学博士学位论文所有任务都调度到少数可靠性高的资源节点。实验结果表明DGWS在完成时间和成功率上都有很大的性能改

5、善，提高了网格工作流作业调度的可靠性。再次，针对网格可分割作业，提出了动态网格环境下可靠的可分割作业调度机制(ReliableDivisibleJobSchedulingmechanism，简称RDJS)。RDJS采用基于UMR（UniformMulti-Round）的可靠多路可分割作业调度算法。RDJS动态地监控网格资源的变化（包括资源的加入和离开、资源性能的波动），当资源发生变化时，通过性能检测与评估，及时地对剩余作业进行再调度，提高作业调度的可靠性。实验结果证明RDJS可以很好地适应网格环境的动态性和异构性，提高可分割作业调度的可靠性。最

6、后，论文还从从容错角度出发，探讨了如何采用有效的容错机制，来保证动态网格环境下作业的可靠执行。基于资源可用性预测和作业特点，提出了一种适用于网格环境下的优化检查点容错机制（OptimisticCheckpointMechanismforGrids，简称OCM4G）。为降低检查点开销，OCM4G仅对容易失败的作业进行检查点容错，而不是全部作业；同时，对于需要检查点容错的作业，OCM4G集成了定期检查点和非定期检查点的优点，权衡检查点开销和作业丢失率，寻找最优的检查点间隔。实验结果表明OCM4G能够提高作业的成功率、降低对资源的消耗。关键词：网格计

7、算，信息服务，作业调度，本体，资源可用性，资源故障，检查点II华中科技大学博士学位论文AbstractWiththejoiningofmoreandmoreresourcessuchascomputing,storage,information,andsoon,thedynamic,autonomousandheterogeneousfeaturesofgridbecomemorepronounced.Thejobschedulingisthevitalnexusbetweengridsystemandusers.Itnotonlydeterm

8、inestheefficiencyofgridsystem,butalsoimpactstheparticipationandacceptanceof