优秀研究生学位论文题录展示

面向PC环境的网络体系与关键技术研究

专 业: 计算机应用技术
关键词: 网格层次结构 服务请求代理中间件 多智能主体系统 统一监控体系 网络资源 网格环境
分类号: TP393
形 态: 共 136 页 约 89,080 个字 约 4.261 M内容
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内容摘要


随着互联网络和计算机软硬件技术不断发展,各种计算资源桌面计算机、工作站、超级计算机、集群等、存储资源和网络资源的价格不断下降,推动了网格计算技术的迅速发展。

一直以来,网格领域的研究主要集中在如何利用高性能的计算资源如Beowulf集群、工作站、超级计算机等、科学仪器和巨量存储资源,来构建满足在科学研究和工程应用领域大规模计算需要的各种网格。

本文致力于研究如何通过随处可以获得的个人计算机PC来实现网格计算,它的意义在于可以充分利用随处可得的、大量闲置的PC,借助它们所蕴藏的巨大处理能力,以一种低成本的方式实现同样高性能的计算环境。

PC网格不同于高性能的网格环境,它一般由分布在不同地方的大量PC节点根据特定任务目标自愿组织而成,具有高度的动态性和自主性。

这给网格的系统架构,资源管理和任务调度,以及任务监控等带来了挑战。

目前一些基于因特网的网格应用项目,如SETI@Home、FightAIDS@Home、GIMPS等都采取了简单的方式将PC松散聚集起来解决特定领域的计算问题。

目前还没有一种通用的面向PC环境的网格体系以及相关的平台系统,用于构建可满足不同应用需要的PC网格。

为了推动PC网格的广泛应用,仍有许多技术问题需要解决。

为此,本论文首先为PC网格提出了一种三层结构的网格体系PGrid,它由Agent控制层、通信基础设施层和核心服务层构成。

其中,Agent控制层由驻留在各PC节点上的Agent构成,它们提供一个虚拟的任务执行和控制环境。

通信基础设施层屏蔽PC节点的位置、平台异构性和底层通信细节,为上层应用同Agent的连接与动态交互提供简单的接口。

核心服务层为用户提供网格服务,包括任务提交、分派、监控和最后结果的汇总,不同的网格应用可以在这一层提供不同的服务。

PGrid体系满足了实现简单、支持大规模部署的要求,同时考虑了可扩展性、健壮性和灵活性,与现在许多PC网格应用项目所采取的两层体系相比具有先进性。

围绕该体系,我们对PC网格所涉及的若干关键技术进行了研究。

我们为通信基础设施层提出和实现了一种服务请求代理中间件SRB。

它提供了一种消息交换设施,即代理服务器集群,以支持PC网格环境中用户与PC节点之间的消息交互。

SRB不关心用户服务请求的内容,而只负责将其转交到合适的服务实例。

因此基于SRB,因而我们既可以按照服务的方式构建网格,即PC节点提供任务逻辑,用户提供数据;也可以实现按照任务的方式构建网格,即用户提供任务逻辑和数据,PC节点负责任务程序的执行。

SRB有效屏蔽了PC网格内部各节点物理位置、平台差异以及通信的细节,为PC网格的实现带来了灵活性。

在Agent控制层,我们提出了PC节点性能预测机制用于Agent在线学习并预测PC节点的运行规律,从而实现积极主动的任务调度。

其中我们提出了一种混合在线预测模型,用于实现Agent在没有充分掌握PC节点运行规律的情况下,仍然能够较为转确地预测PC节点短期内的性能变化。

而对于离线学习,我们提出了使用自回归建模和神经网络相结合的方法,在Agent掌握了大量观测数据样本的基础上,对PC节点的运行规律进行学习和分析。

针对Agent控制层的资源协商与交易,我们提出了基于BDI多智能体系统的资源交易模型。

该模型最重要的两个活动实体为用户智能主体和资源智能主体,用户智能主体代表向PC网格提交任务的用户,而资源智能主体代表了PC网格中的资源,它们之间根据各自的利益目标在一个市场环境中进行协商与合作,最终实现任务与资源的合理匹配,以及供求关系的平衡。

我们给出了这两种主体各自的信念Belief、期望Desire和意图Intention定义,并给出了一个具体场景描述基于这种BDI模型,两种主体各自如何思考并采取动作。

同时我们还对网格资源的商品模型进行了研究,提出了能够适应市场供求关系变化而动态调整价格的机制。

最后我们为核心服务层提出了一种统一的面向PC网格环境的MonitorView网格监控体系。

这个体系由三部分组成:

一个是统一消息框架,用于规范PC网格中在管理终端与Agent控制层之间交换的消息;另一个是面向应用的Manager-Agent管理协议,它是一种类似于SNMP的管理协议,用于实现管理终端与Agent控制层之间的管理和监控操作;最后一个是配置管理服务,它面向全网格域,实现了在虚拟组织动态变化时网格监控体系的自发调整。

基于这三部分,MonitorView实现了一种可灵活满足PC网格任务管理与监控、系统告警与日志管理以及PC节点资源监控应用需求,并且具有良好的扩展性和自适应性的统一监控体系,弥补了现在许多网格应用项目存在的不足..……

全文目录


文摘
英文文摘
论文说明:图表目录
第一章 导论
1.1网格计算概念
1.2网格计算的发展
1.3网格层次结构
1.4网格研究方向
1.6小结
第二章 PC网格体系相关研究
2.1 Globus Toolkit与OGSA
2.1.1 OGSI与OGSA概述
2.1.2 Globus Toolkit基本组件
2.1.3小结
2.2 JGrid
2.2.1 Jini概述
2.2.2 JGrid体系
2.2.3小结
2.3 DDGP
2.3.1 DDGP服务器
2.3.2 DDGP Agent
2.3.3小结
2.4 GRACE与Nimrod-G
2.4.1 GRACE体系
2.4.2 Nimrod-G
2.4.3小结
2.5总结
第三章 PGrid网格体系
3.1 PC网格体系需求
3.2 PGrid体系
3.3各层关键技术
3.4小结
第四章 PC网格通信基础设施
4.1 SRB框架
4.2代理服务器
4.3集群容错算法
4.3.1 Active-Standby容错算法
4.3.2 Load-sharing容错算法
4.4 SRB API
4.5基于SRB构建网格
4.6系统原型与实验
4.6.1代理服务器原型实现
4.6.2单代理服务器性能
4.6.3代理服务器集群性能
4.7小结
第五章 PC节点性能预测
5.1基于混合模型的在线预测
5.1.1基于平均值的滑动窗口模型
5.1.2基于指数平均的滑动窗口模型
5.1.3指数平均α可变模型
5.1.4基于中间值的滑动窗口方法
5.1.5实验分析
5.2离线学习与预测
5.2.1自回归建模
5.2.2神经网络预测方法
5.2.3基于自回归建模与线性神经网络的预测
5.3小结
第六章 基于智能主体的资源交易模型
6.1智能主体概念
6.1.1智能主体BDI模型
6.1.2多主体系统
6.2基于智能主体的资源交易模型
6.3网格资源商品模型
6.4智能主体行动规划
6.4.1用户智能主体
6.4.2资源智能主体
6.5实验分析
6.5.1交易过程
6.5.2资源节点任务分布
6.5.3用户开销
6.6小结
第七章 面向PC网格的任务监控体系
7.1 MonitorView监控体系
7.2统一消息框架
7.3面向应用的Manager-Agent管理协议
7.4配置管理服务
7.5应用实例
7.6小结
第八章 总结与展望
8.2进一步的工作
参考文献

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中图分类: > TP393 > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络

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