基于Agent网格计算性能监测与调节的研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文基于Agent网格计算性能监测与调节的研究姓名：刘锋申请学位级别：博士专业：计算机系统结构指导教师：陈国良2003.4.1中国科学技术大学博士学位论文摘要近年来，网格计算受到人们的普遍关注，是当今高性能并行计算研究的前沿课题。所谓网格(Grid)就是在缺少中央控制、没有全知者(Omniscience)以及强的信任关系的情况下能够协同使用地理分布的各种资源。因此网格计算环境相对于一般网络计算环境来说，有着更为复杂的特征，如存在多管理域、站点自治、系统的动态性、异构性和通信延迟的不确定性更高等。用户无法预知应用程序运行时刻的情况，这就导致应用程序极度复杂

2、、低性能和不健壮。为了实时监控、调节和改进并行和分布式应用的性能，研究开发预测监控分析和调节并行和分布式应用工具环境。人们进行了许多的研究和努力。为了调节应用的运行性能，人们使用了不同的方式，这些方式从算法调节到手工交互式调节。算法调节是由算法来实现的，它通常对某一类特定的算法和静态环境有效，并且导致应用软件的复杂度增加和难以维护。人工调节是一种交互式的调节代替算法调节的方式，它依赖于可视化技术，提供给用户一个完整的应用性能图，但是，这种方法难以用在大型分布式系统和网格这种具有大量处理器的场合。对一些大型科学计算来说，应用程序的运行可能为几天或更长时间，因此，用户难以实现实时监

3、测程序的运行变化和对其性能进行实时调节，而且其效果受用户的经验和专业水平的限制。本文对已有的技术进行新的扩充，利用智能Agent技术来监测和调节应用性能，给出了使用智能Agent对网格计算进行实时监控的新方法。智能Agent非常适合这种动态环境，它们能够收集和分析数据集，并且可以自动做出修改性能参数的决策。另一重要特点是在智能Agent中，它们能够互相协作的工作，这种分布式Agent结构，可以支持具有大量处理器的网格环境，并且具有很好的扩展性。同样，这种分布式结构对支持异构和协作同样是有益的。该模型是多Agent系统，它由多个智能Agent组成，采用多层次分布式结构，每个Age

4、nt负责收集所在结点的动态变化情况，负责收集分析性能参数。利用Agent的智能性，加以分析综合并实时调整，然后对参数进行适当调整使应用程序更加适应网格的动态环境，获得更高的性能。网格环境中结点负载的预测和对应用程序运行时间的预测是任务调度和资源分配的基础。为了实时调整、改进并行和分布式应用的性能、获得高性能资源分配以及任务调度算法，就需对结点的负载进行有效的预测。本文使用排队论对结点的负载进行预测。使用多元回归分析来对应用程序的运行时间进行预测，即：找出应用程序运行时间与结点性能参数之间的关系，从而给定任一个结点就可知应用程序在该结点上的运行时间，为高性能的任务的调度提供基础。

5、中国科学技术大学博士学位论文摘要本文的主要创新点有：1．把Agent技术引入到网格计算中，用其来收集结点性能信息。对信息进行提取分类构造知识库，并利用智能Agent的智能推理的特性来实时监控网格计算中应用程序中的性能问题。2．结点负载信息是高性能作业调度和资源分配算法的基础。本文利用Agent收集应用程序及结点各种性能参数。然后利用Agent的智能性，利用排队论对结点的负载进行预测。3．给出了基于多元回归分析的应用程序运行时间的预测方法，即找出应用程序运行时间与结点性能参数之间的关系，从而给定任一个结点就可知应用程序在该结点上的运行时间，为高性能的任务的调度提供基础。4．本文在

6、网格环境下将并行遗传算法用于门阵列模式布局，并在布局目标函数中引入了通道拥挤度的概念，使布局的构形更趋合理。5．研究实现了网格环境下，基于主从式并行遗传算法求解多项式方程根的算法。关键词网格计算，性能预测，性能分析，性能调节，智能Agent，门阵列布局，方程根Ⅱ中国科学技术大学博士学位论文摘要AbstractNowadaystheresearchandexploitationofthegddcomputingaregeeingmoreandmoreaaention．ItenablesthecoordinatedUSeofgeographicallydistributedreso

7、urcesintheabsenceofcenWalcontrol，omniscienceandstrongtrustrelationships．However，themanagementofresourcesintheGridenvironmentismorecomplexthaningeneralones，asresourcesareautonomous，ownedbydifferentindividualsororganizations，andmore(geographically)di