网格环境下的科学工作流优化调度策略研究

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1、中图分类号TP393UDC500博士学位论文学校代码!Q5三3密级公珏网格环境下的科学工作流优化调度策略研究ResearchonSchedulingStrategyofScientificWorkflowinGridEnvironments作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：阎朝坤计算机科学与技术计算机应用技术信息科学与工程学院胡志刚论文答辩日期必答辩委员会主席阻中南大学2013年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发

2、表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：翩签名埘吼旦年土月兰日博士学位论文摘要网格环境下

3、的科学工作流优化调度策略研究摘要：随着越来越多科学计算项目的提出与开展，用户对网格环境下的科学工作流管理系统服务质量的问题日益重视。作为科学工作流管理系统中的核心组件，调度策略的优劣对系统的执行效率、资源利用率以及对用户的QoS保障程度有直接而重要的影响。然而，科学应用的多样化导致工作流调度目标呈现多样性。一方面，用户的各种QoS需求之间往往相互联系且相互制约；另一方面，用户的QoS需求与网格系统性能之间的矛盾难以协调与平衡。如何对这些QoS指标进行权衡以提升系统服务质量是工作流调度领域的研究热点。此外，网格系统的动态性和自治性等问题使得资源的可用性、可靠性和

4、负载压力难以准确判断和预测，已有的工作流调度策略经常难以有效适应于现实网格环境，例如保证用户QoS需求中的各种不同的约束性条件。因此，对网格系统中工作流调度策略的研究具有良好的理论价值和实用意义。本文围绕面向QoS约束的工作流优化调度以及如何增强动态环境下的用户QoS满意度两个方面展开研究。论文的主要研究内容和创新包括：(1)提出了时间约束下基于CRO的工作流费用优化算法传统的基于分层思想的工作流费用优化算法为工作流任务设定固定的时间窗口，在一定程度上限制了算法的搜索范围。本文将化学反应优化算法应用于时间约束下的科学工作流费用优化调度问题中并与启发式算法Gre

5、edyCost．TD相结合，提出了工作流费用优化算法CROTD。针对该优化问题，构建了四种化学分子反应操作的实施规则并基于正交试验给出了算法的优化参数设置。为了避免求解过程中产生不满足工作流时序约束的无效解，提出了基于任务依赖度的初始随机分子构造方法。通过对不同规模的Montage和LIGO工作流的实验结果表明，CROTD算法在费用优化方面具有较好的性能。(2)提出了费用约束下基于性能评估的工作流动态调度算法针对资源上网格任务及本地任务负载的动态性导致任务执行时间难以预测而影响做出有效调度决策的问题，提出以M／M／C型随机服务系统建模资源的执行性能，给出了任务

6、在资源节点上的执行时间的估算方法。基于列表调度的思想和所建立的资源性能评估模型，提出了费用约束下基于性能评估的工作流动态调度算法SSWCPE。通博士学位论文目录原创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．II目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯i1绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1．1科学工作流的研究

7、背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1．2科学工作流的概念与特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一61．1．3科学工作流调度问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．91．2国内外研究现状综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯101．2．1科学工作流调度技术研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯111．2．2典型的科学工作流管理系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯131．3课题研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯151．4主要研究内容与论文组织⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯⋯⋯⋯162相关理论及研究⋯⋯⋯⋯