網(wǎng)格環(huán)境下的服務調度機制研究.pdf

1、目前，借助于面向服務體系結構，以“實現(xiàn)資源的跨組織協(xié)調共享和提供虛擬組織問題解決環(huán)境”為特征的網(wǎng)格計算技術與企業(yè)計算在目標、理念和實現(xiàn)等方面正逐步走向融合，形成了面向服務的以信息集成為主要特點的新一代網(wǎng)格-服務網(wǎng)格。服務網(wǎng)格的一個根本特征就是向用戶屏蔽資源共享和協(xié)同的復雜性，實現(xiàn)按需提供服務。為此需要存在一種調度機制來解決網(wǎng)格服務的自動組合、動態(tài)發(fā)現(xiàn)與匹配問題，并且要求能夠實現(xiàn)實時服務綁定以適應網(wǎng)格資源動態(tài)變化的特點。 網(wǎng)格環(huán)境

2、的動態(tài)、異構、自治的特點決定了網(wǎng)格調度需要比傳統(tǒng)的本地資源調度考慮更多方面的問題，如跨管理域的資源協(xié)作、分布式安全等。同樣，服務網(wǎng)格與計算網(wǎng)格環(huán)境中的調度實現(xiàn)機制也存在差異：服務網(wǎng)格環(huán)境下調度的對象不僅僅是以批處理為主要特征的面向科學計算任務的“裸”的硬件資源，更多地是具有交互特征的以服務形式存在的各種資源，調度的評價標準不單獨是計算速度、吞吐率等傳統(tǒng)的指標，而是類似“服務等級協(xié)議”、“服務質量”、“體驗質量”等一套用戶滿意度和服務質量

3、評價標準。 目前對于網(wǎng)格調度的研究主要包括以下三個方面：網(wǎng)格資源組織模型、網(wǎng)格應用模型和網(wǎng)格調度算法的研究，本文著重從服務網(wǎng)格中資源組織模型、調度模型、調度算法以及調度實現(xiàn)機制等幾個方面入手，分別對目前的有關研究進行了分析比較，明確了實現(xiàn)服務調度的關鍵問題，以．Petri網(wǎng)為形式化工具，結合工作流思想，對服務調度過程進行了建模，提出了多QoS約束下的服務調度算法，并基于網(wǎng)格中間件實現(xiàn)了一個服務調度系統(tǒng)G-Sched，其中的主要工

4、作和研究成果如下： (1)提出了支持動態(tài)服務調度的語義服務描述和組織模型結合本體服務，對開放網(wǎng)格服務體系結構(Open Grid Service Architecture)進行了語義支持方面的擴展；討論了OGSA的核心規(guī)范WSRF(Web Service Resouice Framework)關于服務資源的建模方法，通過對Web服務資源(WS-Resource)的描述語言(WSDL)元數(shù)據(jù)模型的擴展，實現(xiàn)了其對服務語義的支持，并

5、在此基礎上，提出了基于語義的Web服務資源組織模型。 (2)提出和實現(xiàn)了動態(tài)服務調度模型討論了服務網(wǎng)格中調度實現(xiàn)的關鍵問題，在借鑒工作流、動態(tài)Web服務組合的技術基礎上，結合Web服務資源的語義描述模型，提出了基于著色．Petri網(wǎng)的服務調度模型，并對模型進行了分析和驗證。在調度模型的建立方面，以Web服務資源作為調度的基本單位，考慮了異常處理、數(shù)據(jù)傳輸以及Qos約束等多個方面，這相對目前存在的批處理作業(yè)調度機制，其調度粒度較細

6、，在約束條件上也更苛刻。 (3)提出了兩種多QoS約束的服務調度算法從調度算法的角度來研究調度方案的優(yōu)化問題，在分析現(xiàn)有網(wǎng)格應用模型及其調度算法的基礎上，將網(wǎng)格環(huán)境中的服務調度問題轉化為按照服務調度方案查找和匹配相應的服務組件的過程，從而提出了兩種算法(遺傳算法和基于效用函數(shù)的路徑選擇算法)來解決在多目標約束條件下如何保持服務組件之間Qos-致性的問題，從實現(xiàn)和仿真兩個方面驗證了算法的有效性。 (4)實現(xiàn)了網(wǎng)格服務調度組

7、件在分析網(wǎng)格服務動態(tài)調度執(zhí)行過程及涉及的關鍵問題的基礎上，系統(tǒng)地討論了網(wǎng)格服務動態(tài)調度系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)架構及實現(xiàn)技術，初步設計和實現(xiàn)能夠完成服務網(wǎng)格中調度需求的服務調度組件-G-Sched，并以模擬網(wǎng)絡化虛擬制造作為應用示例來驗證我們所提出方法的有效性。 本論文的工作受到國家“863”課題“面向電子商務的新型網(wǎng)絡服務體系及集成軟件環(huán)境”(2003AA413320)和江蘇省博士后創(chuàng)新基金“基于網(wǎng)格的分布式產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”(KR2