计算机网格为分布的资源共享和协同工作提供了优异的基础设施和平台。网格中间件将分布的计算机资源粘合在一起,构成了一个巨大的虚拟机和资源库,在科学计算中获得了成功的应用。网格面向资源的组织方式使其超越了单纯的网络连接和网页浏览,被称为继Internet,Web之后的第三代互联网,具备重大的应用意义和研究价值。 本论文研究的是移动设备组成的移动网格(Mobile Grid),重点解决了移动资源的组织与共享和网格资源的调度问题,整合于统一的体系结构-MobiGrid下。由于移动网格由大规模的、高动态性的移动设备所组成,现有网格的集中式的组织方式不适合于移动资源的特点,存在单点故障,资源信息动态更新负载大的问题,因此采用一种全分散式的资源组织方式是必要的。根据网格的层次模型,可以将网格资源层视为在IP网络上的层叠网络。在这个层叠网上使用P2P路由协议,充分利用P2P网络的研究成果,将资源进行自组织。本文在Pastry协议的基础上,叠加了支持移动性管理的Cruise协议和针对复杂描述的网格资源建立多维层叠网络的DGSD协议,从而解决了在MobiGrid中组织资源,信息服务(服务注册与查找)的问题。 该协议体系是全分散的、自组织的和可靠的,并且支持移动性和复杂的资源描述。 将资源自组织后,就要解决任务的调度问题。任务的调度与资源组织方式密切相关,SoGridS(面向服务的任务调度)基于。MobiGrid自组织的资源组织方式,提出了面向服务的调度机制。网格中的任务的对象就是服务,因此面向服务的任务调度符合网格特点,提高了调度的效率。在SoGridS体系下,本文提出了基于基因算法的调度方案和基于博弈的调度算法,对任务调度提供优化。前者是一种数值方法,通过有限次的迭代,达到最优；后者是分析的方法,运用了经济学广泛应用的博弈理论,并分别建立非合作博弈和合作博弈下的任务调度模型,提出相应的调度算法,并将任务的负载较均衡地分配到服务节点上。 无线传感器网络正引起越来越多的关注和研究,是实现普适计算的关键技术,将无线传感器网络中的信息整合到移动网格,进而加以利用是必要的。无线传感器网络也是大规模的、信息动态更新频繁的网络,因此在信息的散播上需要采用可靠的和可扩展性的算法,并且该算法不依赖于网络的规模,为此本文提出了基于Spatial Gossip(空问闲聊)的算法。该算法基于渗透(Percolation)模型,充分利用了节点在散播消息过程中的路由信息。Spatial Gossip算法特点在于信息散播时间与网络规模无关,而只与散播的距离有关,并且散播的过程是渐进的。该算法到达距离d内所有的节点的扩散时间为O(logd),概率为O(1-log<'-κ>d).在这个算法的基础上,可以进行无线传感器网络中的资源定位。 网格是一个巨大而复杂的分布式系统,如果采用实际的系统进行网格相关的验证,不仅成本高,周期长,并且现实中很难做到,因此提供一个模拟系统来对本文所提出的MobiGr司体系进行验证是必要的。MobiGridSim是MobiGrid的模拟系统,它基于开源系统提供的层叠网络,增加了本文提出的Cruise和DGSD协议作为服务注册/查找模块,并增加了资源管理模块以实现基于基因算法和博弈理论的调度算法。基于Java的实现使该模拟系统可以在多种异构平台上运行。整个系统的设计参考了已有的网格模拟系统,具有特定的应用意义。 综合以上,本论文取得了以下成果: 1.站在网格研究的前沿,针对移动设备资源共享的需求,提出了移动网格的概念及体系结构。 2. 提出了适应移动网格的资源信息服务机制,解决了移动网格资源的组织、注册与查找的问题,该方案是自组织的和可扩展的。 3.提出了面向服务的网格调度体系,并使用基因算法和博弈理论对移动网格中的任务调度进行了优化。 4.提出了Percolation模型上的无线传感器网络中信息扩散算法,并将无线传感器网络中的信息资源整合到移动网格中。 5. 实现了移动网格MobiGrid的一个模拟系统,对本论文提出的算法和协议进行了验证。