基于随机Petri网的网格服务质量保障模型研究

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1、http://www.paper.edu.cn1基于随机Petri网的网格服务质量保障模型研究1211常桂然，曾万聃，朱川，郑秀颖1东北大学计算中心，辽宁沈阳（110004）2华东师范大学软件学院，上海（200062）E-mail：chang@neu.edu.cn摘要：在面向服务的网格中，资源复杂、服务竞争激烈。在资源和请求之间建立良好的匹配关系，以达到提高网格资源利用率和用户服务质量的目的，是非常重要的课题研究。本文提出了一种基于随机Petri网的网格服务质量模型，对网格调度实体和过程进行抽象和简化；图形化地反映当前网格资源分派状况，利用经验学习的方法对网格服务进行匹

2、配，并对网格服务质量进行了定量分析。为网格服务质量评价提供了一个定性和定量的评价方法，对于减少网格服务资源冲突、提高服务质量具有重要意义。关键词：网格，服务质量，随机Petri网，决策控制，经验学习1．引言[1]网格为网络范围内信息的全共享提供了全新的平台，服务网格中竞争激烈，怎样为网格用户提供满足QoS要求的服务，成为网格研究的一大热点。能否为网格用户提供“非凡的[1]服务质量”，是IanFoster提出的判定一个系统是否网格的三大标准之一。对于怎样提高网格服务质量，在以往的研究中提出了很多方法。对网格服务质量的研究主要在以下几个层面进行。首先是基于网格底层服务通信的

3、QoS控制，例如文献[2]中提出的基于网络QoS协议的网格服务质量实现方法；第二，基于网格操作系统或中间件的网格QoS[1][3][4]控制技术，例如Globus的GARA和Cardiff大学的G-QoSM；第三，在应用层级别的服务[5]质量控制策略，例如Nimrod中考虑网格服务的时间和花费等经济因素，以及Condor中基[6]于相互独立的任务的资源匹配，等等。本文提出的网格服务匹配控制随机Petri网模型，在以上研究基础上为网格服务质量的具体实施提供了一个抽象的理论模型和数学方法，为基于服务质量的网格服务匹配提供了一种图形化的、定性和定量的分析方法，对于提高网格服务

4、质量，提供理论支持和方法论的指导。2．基于Petri网的网格服务质量评价网格环境中资源属于各个虚拟组织并完全自治，因此资源的异构性很强，并且处于动态变化中。在这样的环境中为用户提供精确的服务质量保证和评价，需要一种新的模型和方法。Petri网作为研究离散事件动态系统的一种有力工具，已经被成功地应用到通信协议、性能[7]评价、并发和并行计算、容错与故障诊断、逻辑推理、神经元网络等领域当中。Petri网以研究模型系统的组织结构和动态行为为目标，着眼于系统中可能发生的各种状态变化以及变[7]化之间的关系。因此，可将Petri网应用到网格服务质量的评价中，利用Petri网反映网

5、格的动态性和各服务的行为，利用Petri网数学工具为网格服务质量的评价提供定量的分析。文献[8]中提出了控制随机Petri网(COSTPN)，本文将其应用到网格服务质量性能评价中，并针对网格服务的特点，将基于经验学习的服务精确匹配引入到COSTPN的决策中，1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（项目编号：20030145017）的资助。-1-http://www.paper.edu.cn对网格服务进行面向服务质量的更深程度、更加灵活的精确匹配，可反映真实网格系统中用户请求、服务质量协商、资源分配及服务质量再协商过程。3.基于学习的控制随机Petri网网格服务质量模

6、型3.1控制随机Petri网(COSTPN)概述[8]“动态最优化”的执行方法是在文献中被引入随机Petri网的一个新的属性。在加入了这个特征的SPN中，可以在网中的标记之间定义一个控制开关，这个控制开关在系统模型中作为一个“重配置”，代表系统的控制程序转换到另外一个状态的决策。一个重配置在系统中用一个新的迁移类型来表示，被称作重配置迁移。这种带重配置迁移的Petri网模型工具被[8]定义成一类新的Petri网，即控制随机Petri网(controlledstochasticpetrinets，COSTPN)，控制随机Petri网将传统的SPN执行模型与动态最优化策略结

7、合起来，进行决策判断。当一个COSTPN到达的标记包含一个或者多个重配置选项时，控制程序在几个可选项中进行选择。一种情况是在可选的配置中有瞬时迁移，这时执行瞬时迁移，其他的迁移都不可触发(fire)。另外一种情况，标记在当前的到达状态对可选的可触发的迁移进行比较选择。通常，所有的被选项都利用同一最优化标准来计算，然后按照最大收益(highestexpectedreward)原则进行选择。本文提出的基于服务质量的网格性能评价Petri网，采用了COSTPN对服务进行匹配控制，并利用经验学习的方法进行决策，为降低系统资源冲突、提高网格服务质量