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网格计算的一个重要研究方向是利用Internet上大量的空闲计算资源解决大规模的分布式问题,如参数扫描、地理信息处理等,但是因为Internet资源的异构性和动态性,网格计算项目常常因为不能有效的解决资源调度、信息管理等核心问题而无法进一步的扩大规模。本文主要研究如何解决Internet上的高吞吐率计算环境的扩展性和动态性这两个问题,介绍了一个无资源管理自协调网格计算模型,对模型所使用的资源调度算法、信息管理机制和动态性屏蔽等问题进行了讨论,根据此模型设计与实现了一个完全分布式的网格计算原型系统,并对此原型系统进行了初步的实验和性能测试。本文的主要研究内容包括:
介绍了一种基于节点自治的完全分布式网格计算模型。该模型采用完全分布的体系结构,整个系统采用自组织方式构成,具有良好的扩展性。在该模型中,不存在任何全局或局部资源管理节点,所有节点地位相等,功能相同,各自管理自己的资源,使用者可以方便地共享和使用计算资源。
此模型使用了一个简单的信息管理机制,通过对有限的邻居节点状态的维护获得所需要的信息,并采用一个递归资源调度算法调度计算资源,不需要任何管理节点,就能够合理的分配计算任务,而且可以有效地控制多个节点对资源的竞争,为系统中每个用户提供一定范围内的计算资源。为了避免实时监控带来的巨大消耗,模型采用有限任务复制算法调度任务,以此屏蔽环境的动态性,能够有效的避免意外情况如节点失效等,保证服务的稳定性和有效性。
根据此网格计算模型,本文设计并实现了一个网格计算原型系统。此原型系统采用模块化设计,使用Java语言进行开发,在实现模块分别实现了模型中采用的信息管理机制、递归资源调度算法和有限任务复制算法。
本文还针对此原型系统设计了在典型网络拓扑结构上的实验,通过的大合数分解任务的测试,对其性能进行了初步分析和评价。实验结果显示该网格计算模型负载分布合理,能够充分利用系统中计算资源提供的计算能力,对环境的动态性有一定的适应能力,在高吞吐率计算领域可以有更大的发展。