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30000字硕士毕业论文网格资源分配归纳与评价决策规划模型探讨

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:30000字
论点:网格,资源,计算
论文概述:

论文的选题背景和意义网格是一种新兴的技术,网格的概念是在20世纪90年代提出的。Internet的迅速发展汇聚了成千上万的计算资源、数据资源、软件资源、各种数字化设备和控制系统。Internet虽

论文正文:

  第1章绪论         论文的选题背景和意义网格是一种新兴的技术,网格的概念是在20世纪90年代提出的。Internet的迅速发展汇聚了成千上万的计算资源、数据资源、软件资源、各种数字化设备和控制系统。Internet虽然拥有丰富的资源,提供了大量的信息,但缺乏有序的管理,查询信息并不十分便利,信息利用率低。这就需要将地理上分布的、系统异构的各种高性能计算机、数据服务器、大型检索存储系统和可视化、虚拟现实系统等,通过高速互连网络连接并集成起来,形成对用户透明的虚拟的高性能计算环境,即计算网格系统,以此来共同解决大型应用的计算问题「’]。因此,网格是Internet必然的发展方向。网格的创始人之一,美国国家实验室的科学家Foster描述:“网格是构筑在互联网上的一组新兴技术,它将互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体,为科技人员和老百姓提供更多的资源、功能和交互性。互联网的主要功能是为人们提供电子邮件、网页浏览等通信功能,Ifn网格功能则更多更强,能让人们透明地使用计算、存储等其他资源”。网格是集成的计算与资源环境,或者说是计算资源池。网格能够吸纳各种计算资源,并将它们转化成随处可得的、可靠的、标准的、经济的计算能力。         网格最终目的是给使用者提供多节点的、与地理位置无关、与具体计算设施无关的通用的计算能力,因此网格系统的特点包括:分布性与共享、多样异构性、可适应性、动态性[。网格上的资源必须接受网格的统一管理,否则不同的资源就无法建立联系,无法实现共享和互操作,无法作为整体为更多用户提供方便的服务。因此,如何对网格计算环境中的资源进行合理管理和有效分配是实现高性能计算、完成重大应用问题的关键。网格资源管理是网格计算的核心问题,Ifn资源分配以及资源分配算法又是资源管理的关键技术和核心问题。由十网格系统的分布性、异构性和动态性,使得网格资源管理比分布式计算环境或集群计算环境下的资源管理更加复杂,不仅要支持跨组织或管理域的资源调度,实时监控资源状态,Ifnb_要维护局部的站点资源自治。要提高这种复杂系统的性能,就要提高资源管理的效率和设计好的资源分配算法,从}fn满足网格系统的用户服务需求并为其它服务组件提供支持。由此可见,网格资源的分配对十网格资源管理起着重要}fn关键的作用,网格资源分配器和资源调度算法是网格系统的核心关键部件,所以对网格资源分配和分配算法的研究是极具有意义的。另一方面,除对内有效的管理资源之外,网格还必须对外提供高质量的服务。随着网格计算资源越来越丰富,网格应用数量与口俱增,应用口趋庞大和复杂,如何有效的调度这些应用以取得最佳的服务质量,引起人们越来越广泛深入的关注与研究。物理上石‘网格是由地理上分布、相互之间用网络连接的计算机组成的,Ifn网格应用实际上是分块后分配到网格终端节点上执行。因此,在网格资源管理中如何获得这些节点计算机的CPU负载、内存的可用情况、网络可用带宽、负载信息等资源动态状况,并根据各相关指标数据采用相应的决策算法来综合评价资源运行性能,给出相应的调度策略以提高网格资源的利用率,对十保证服务质量(QoS:QualityofService)有着极其重要的意义。         1.2网格的研究现状及前景目前在网格计算领域的研究工作主要集中在网格计算环境中的基础研究和建立专用的应用网格两种。前者主要被国外以Globus同盟为代表的研究组织所领导,Ifn后者在国外主要集中在美国和欧洲,许多发达国家都在网格上投入了大量研究资金,希一望能抓住机遇,掌握未来的命运。美国的“全球信息网格(GlobalInformationGrid)\"不II英国的“英国国家网格(UKNationalGrid”等,都是雄心勃勃的网格战略。IBM,Microsoft,Sun,Intel,HP,Oracle等大公司也纷纷推出自己的网格计划和部分系统。可见,网格作为一个重要的新领域,已经掀起了全球范围的研发热潮。具有代表性的研究项目和成果有:Globus,Legion,Condor,NetSolve,Nimrod,Nimrod-G,DataGrid,E-Science,Ninf等[7-IS]。我国对网格计算的研究起步较晚,但在网格计算关键技术的研究方面与国外差距不大。当前我国网格计算技术主要应用在高等学校和科研单位内部,用以提供高性能的计算环境,解决教学和科研中的模拟实验和科学计算能力。已经完成的网格研究项目主要有中科院的国家高性能i}一算环境NHPCE(NationalHighPerformanceComputingEnvironment拜II清华大学的先进i}一算基础设施ACI(AdvancedComputingInfrastructure)[’“],正在进行的网格研究项目主要有中国国家网格CNGrid(ChinaNationalGrid)、织女星网格VegaGrid、上海教育科研网格ShanghaiGrid、中国教育科研网格ChinaGrid等}}}-ao}。         我国对网格研究的投入不断加大,仅2002年公布的863网格专项,就拨出了上亿兀的资金用十ChinaGrid这项由12所大学联合推出的“迄今世界上最大的教育网格”相关的研究,可实现全国100所重点大学资源共享。2002年6月,我国政府在“863”计划中设立了网格专项:研制中国国家网格,总体目标是研制一台每秒4万亿次运算能力、面向网格的高性能计算机:建设一个具有_5万至7万亿次聚合计算能力的高性能计算环境:开发一套具有自主知识产权的网格软件:建设2至3个事关国计民生的应用网格:形成若干网格技术的国家标准,参与制定国际标准:培养一批高素质的网格研究和应用人才。网格技术作为新型的计算技术,它的未来还存在着很多不确定性,资源管理、通信、安全等方面技术还不成熟,但网格作为并行和分布计算技术的发展方向是确定的。  参考文献[1]LFoster, C. Kesselman,  and S.  Tuecke. The Anatomy of the Grid:Enabling ScalableVirtual Organizations.  International Journal of Supercomputer Applications, 15(3), SagePublications, 2001,USA.[2]刘鹏.网格应用发展现状与分析.信息技术与标准化.2005(2):23-25.[3]I. Foster,  C. Kesselman.  The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure,Morgan    Kaufmann,    San    Fransisco,   CA,   1999.     http://mkp.com/grids,http://www.gridforum.org/,   [4]都志辉,陈渝,刘鹏.网格计算「M].清华大学出版社.北京.2002, 10.论文的选题背景和意义网格是一种新兴的技术,网格的概念是在20世纪90年代提出的。Internet的迅速发展汇聚了成千上万的计算资源、数[5 ]土鳗.网格环境下资源管理关键技术的研究「D].北京邮电大学.2006, 6 :1页[6]K. Czajkowski,  I. Foster,  N. Karonis,et al.  A Resource Management Architecture forMetacomputing Systems. Job Scheduling Strategies for Parallel Processing. 1998:62.Foster I,  kesselman C.  Globus:a metacomputing infrastructure toolkit.  InternationalJournal of Supercomputer Applications,1999,11(2):11 _5一128.Chapin S J,Katramatos D,  Karpovich K, et al. Resource management in Legion.FutureGeneration Computer Systems, 1999, 15(5-6):_5 83一_594.Ferris  M  C, Munson  T  S.  Modeling     Languages  and  Condor:metacomputing  foroptimization. Mathematical Programming, 2000, 88:487-_50_5.Casanova H,  Dongarra J. NetSolve: a network server for solving computational scienceproblems.  International Journal of Supercomputing Applications and High PerComputing, 1997, 11(3):212-223.Abramson D,Sosic R,Giddy J, et al .Nimrod:a tool for performing parameterizedsimulation computing using distributed workstations. Proceedings High Performance Distributed Computing, 1995.Abrason D, Buyya R, Giddy J. A computational economy for grid computing and itsimplementation  in  the  Nimrod-G  resource  broker.   Future  Generation  CompuSystems, 2002, 18(8):1061一1074.Chervenak A,Foster I,  Kesselman C,et al. The data grid:Towards an architecture fothe distributed management and analysis of large scientific dand Computer Applications,2000,23(3):187-200.Hey    T,     Trefethen   A     E.     Cyberinfrastructure   for      e-Science.Science, 2005, 308(5723):817一821.Nakada H,  Sato M,  Sekiguchi S.  Design and implementation of Ninf: towards a global                                                                           摘要 4-5 Abstract 5-6 第1章 绪论 9-13     1.1 论文的选题背景和意义 9-10     1.2 网格的研究现状及前景 10-11     1.3 综合评价决策算法的应用现状 11-12     1.4 本文的主要工作 12-13 第2章 多目标决策的网格资源管理 13-18     2.1 网格资源的基本特征 13     2.2 网格资源管理模型 13-14     2.3 网格资源分配 14-15     2.4 网格资源多目标决策模型 15-17         2.4.1 网络性能多目标决策模型 16         2.4.2 可靠性多目标决策模型 16-17     2.5 小结 17-18 第3章 GridSim 网格模拟环境的搭建 18-29     3.1 GridSim 简介 18-21         3.1.1 GridSim 关键特征 18-19         3.1.2 GridSim 体系结构 19         3.1.3 图形化用户界面的建模工具:Visual Modeler 19-21     3.2 GridSim 网格平台的搭建 21-24         3.2.1 GridSim Toolkit 的安装 22-23         3.2.2 GridSim Toolkit 的使用 23         3.2.3 Java 开发环境 Eclipse 的搭建 23-24     3.3 GridSim 网格模拟环境的仿真 24-28         3.3.1 GridSim 的仿真步骤 25-26         3.3.2 网格资源分配实体 26-28     3.4 小结 28-29 第4章 TOPSIS 模型的网格资源分配决策算法 29-35     4.1 TOPSIS 决策算法 29-30     4.2 网格模拟实验 30-33         4.2.1 网格实体对象 30-32         4.2.2 测试模型 32-33     4.3 实验结果分析 33-34     4.4 小结 34-35 第5章 熵权系数法的网格资源可靠性评价 35-41     5.1 熵权系数法 35-38         5.1.1 熵的基本定义及性质 35-36         5.1.2 熵权系数法确定指标权重 36-37         5.1.3 待选方案排序 37-38     5.2 网格资源可靠性评价实验 38-40         5.2.1 资源可靠性量度指标 38-39         5.2.2 实验数据及结果分析 39-40     5.3 小结 40-41 第6章 总结与展望 41-43 参考文献 43-46 致谢 46-47 攻读硕士学位期间发表的学术论文 47