（计算机软件与理论专业论文）基于代理的网格资源管理研究.pdf

l a b s t r a c t g r i di sas i g n i f i c a t i o nt e c h n o l o g yo fp a r a l l e ld i s t r i b u t e dc o m p u t i n gr i s ei nr e c e n t y e a r s r e s o u r c e sm a n a g e m e n ti so n eo fi t sk e yt e c h n o l o g i e si nt h e 鲥de n v i r o n m e n t ，o n e o ft h es t r u c t u r ea n dd y n a m i ca n do t h e rf e a t u r e s ，a n dr e s o u r c em a n a g e m e n ta n di sd i v i d e d i n t o m a n yt e c h n i c a l a n dr e s o u r c e m a n a g e m e n tb r a n c ht e c h n o l o g y h a sb e c o m e c o m p l i c a t e da n dc u m b e r s o m e ，t h ef o c u so ft h ed i s c o v e r yo ft h ed i s t r i b u t i o no f r e s o u r c e s a n d t e c h n o l o g y , a n dt h er e s o u r c e sf o r 鲥de n v i r o n m e n t so fp a y m e n t t h ep r e s e n tr e s o u r c e sa n dt e c h n i c a lr e s e a r c ht of i n dal i t t l e b e c a u s et h er e s o u r c e s f o u n dt e c h n o l o g yi m p r o v e m e n t s ，d e p e n do nh a r d w a r et h a tt h ea p p r o p r i a t em e c h a n i s m s n e e dt oi m p r o v et h ea l l o c a t i o no fr e s o u r c e sm o r ea n dm o r em a t u r ea n dt e c h n o l o g yw i t h e c o n o m i ct h e o r y , ap o w e r f u li m p e t u st ot h er e s o u r c e sa l l o c a t e dt ot e c h n i c a ld e v e l o p m e n t ， t h ef o c u so fr e s e a r c hi nt h eg r i de n v i r o n m e n tf o rt h ea l l o c a t i o no fr e s o u r c e sn o d e t h i sa r t i c l ee l a b o r a t e do nt h eg r i do fs o m eo ft h eb a s i cc o n c e p t sa n dg r i di n d o m e s t i ca n df o r e i 即o nd e v e l o p m e n to fp u tf o r w a r di nt h eg r i dt r a n s a c t i o n ss i g n e d e l e c t r o n i cc o n t r a c t sa n dt h i r d - p a r t yr e g u l a t o r ya p p r o a c ht op r o t e c tt h ei n t e r e s t so fu s e r s ， a n dt h eu s eo fi m p r o v e dr e s o u r c ea l l o c a t i o nm o d e lt oc o n t a i nt h ed a m a g em a l i c i o u sn o d e b e h a v i o r , f o c u s e so nh o wt ou s et h et h r e er e s o u r c ed i s c o v e r ym e c h a n i s m st oi m p r o v e r e s o u r c ee f f i c i e n c ya n ds h o r t e nt h em i s s i o nf o u n dt h a tt h ea c t i v a t i o nt i m e ，t h el a s tu s eo f t h eg r i ds i m u l a t i o nt o o lg r i d s i mt h ep r o p o s e da l g o r i t h mp e r f o r m a n c eb ys i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h r e em e c h a n i s m st oi m p r o v er e s o u r c ed i s c o v e r yt o i m p r o v e r e s o u r c ed i s c o v e r yi s f e a s i b l e ，t h es y s t e me f f i c i e n c y i s s u p e r i o r t on o n o n - m i n i m u ma l g o r i t h m ，c a ni m p r o v et h eg r i ds y s t e m ，g r i dr e s o u r c ed i s c o v e r yr a t ea n d p r o f i t s k e y w o r d s ：g r i dc o m p u t i n g ；r e s o u r c ed i s c o v e r y ；r e s o u r c ea l l o c a t i o n ；b u f f e r i n g m e c h a n i s m s ；p r e - s e l e c t i o nm e c h a n i s m s 0舢8哪8 3洲37，iiil洲y j l i，j，j1 l， 目录 第一章绪论l 1 1 网格的定义1 1 1 1 网格技术的本质和特点2 1 1 2 网格的发展趋势3 1 2 网格资源管理4 1 3 研究背景、目的和意义6 1 3 1 网格国外研究现状6 1 3 2 本文研究目的和意义7 1 4 本文所做主要工作8 1 5 论文的组织和结构9 第二章网格体系结构l l 2 1 代理的相关概念1 l 2 2 代理技术的现状1 2 2 3 网格的基本功能模块1 4 2 3 1 网格资源管理( r e s o u r c em a n a g e m e n t ) g r m 1 5 2 3 2 网格作、叱管理( t a s km a n a g e m e n t ) g t m 1 5 2 3 3 网格交易管理( e x c h a n g em a n a g e m e n t ) g e m 1 5 2 3 4 网格收费管理( a c c o u n t i n gm a n a g e m e n t ) g a m 1 6 2 3 5 网格信誉度管理( r e p u t a t i o nm a n a g e m e n t ) g r m 1 6 2 4 开放式网格服务体系结构( o g s a ) 1 7 2 4 1o g s a 的目的和基本思想1 7 2 4 2o g s a 的架构1 8 2 4 3o g s a 的蹲大基础技术1 8 2 5 基于代理的网格体系结构1 9 2 6 本章小结2 l 第三章基于代理的第三方管理机制：j 2 2 3 1 在线转账支付模式2 2 3 1 1 在线转账支付的优点2 2 3 1 2 在线转账模式缺点2 3 3 2 第三方平台结算支付模式2 3 3 2 1 第三方平台结算支付流程2 3 3 2 2 电子支票模式2 5 i f llror-r_-。li-r li_【_r lr，l 3 3 电子支票支付流程2 5 3 4 基于代理的第三方管理机制2 8 3 4 1 网格资源代理g r a 2 9 3 4 2 网格银行支付模块g b p m 2 9 3 4 3 网格银行收费模块g b c m 2 9 3 4 4 网格第三方服务器t e s 2 9 3 4 5 基于代理的网格银行管理交易流程3 0 3 5 网格银行管理算法。3 l 3 6 本章小结3 2 第四章基于约束因子的资源分配模型3 3 4 1 正比例资源分配模型3 3 4 2 信誉值计算模块加入信任值模块后的代理系统3 4 4 2 1 代理管理器( a m m ) 3 5 4 2 2 目录分配3 6 4 2 3 资源状态存储表3 6 4 2 4 资源发现代理3 6 4 2 5 资源提供代理3 7 4 2 6 信任值计算模块3 7 4 2 7 代理域之间的信任值计算3 8 4 2 8 基于修正参数的资源分配策略3 9 4 3 将约束机制加入到g r a c e 用于代理系统中4 0 4 3 1 新的代理系统内部工作流程4 l 4 3 2 程序的伪代码：4 2 4 4 本章小结4 3 第五章资源发现的三级机制4 4 5 1 资源发现4 4 5 2 优化调度结构4 5 5 2 1 时间片管理4 5 5 2 2 预选管理4 6 5 2 3 缓冲管理4 6 5 3 缓冲优化机制4 6 5 4 预选机制4 7 5 4 1 预选资源相关概念4 8 5 4 2 时间片管理和记录管理4 9 5 4 3 满意记录和不满意记录4 9 5 5 加入了缓冲和预选的资源发现5 0 5 5 1 在缓冲和预选机制中的变量5 0 5 5 2 发现方法和具体流程5 l 5 6 优化程序算法实现5 2 5 7 本章小结5 3 第六章仿真实验5 4 6 1 网格调度模拟工具简介5 4 6 2 网格模拟器g r i d s i m 介绍5 5 6 2 1g r i d s i m 基本特征5 6 6 2 2g r i d s i m 的安装步骤5 6 6 2 3g r i d s i m 仿真步骤5 7 6 3 基于预选和缓冲的资源发现仿真试验5 8 6 3 1 模拟比较算法5 8 6 3 2 发现资源命的中率5 8 6 4 实验及结果分析5 8 6 5 本章小结6 3 第七章结束语6 4 7 1 本论文所做的相关工作6 4 7 2 研究展望6 5 参考文献6 6 攻读学位期间的研究成果7 0 致谢7 1 学位论文独创性声明7 2 学位论文知识产权权属声明7 2 ，l，lrl r ki【厂 1，l11j 1 i j； ij，i，j，j，l，r1j11 第一章绪论 第一章绪论 g r i d 技术起源于由美国政府资助的分布式超级计算机项目i - w a y 。从上个世纪 九十年代丌始，随着高性能计算机技术和新兴的互联网技术进一步的融合，酝酿产 生了既因特耐特、w e b 技术之后的网格技术，网格关注的是如何更有效的利用网络 上的资源，并提供高效的服务，g r i d 这一术语的思想根源来自于我们同常生活中公 共设施的应，用如水电等，网格给最终向使用者提供的是一种通用的计算能力，伊 恩福斯特出版的著作中最早将它称之为网格。 1 1 网格的定义 网格是一种新技术，更是一种新思想让3 ，由于其发展时间较短，很多领域的 研究还不完全成熟，致使人们对它的认识还不十分清晰，网格的精确定义还没有固 定，而且还在不断的变化和发展，与许多新技术一样，不同的群体和组织使用不同 的名字来称谓它，学术机构和科研组研究和使用“网格计算 已经有很长一段时间 了，但是企业才刚刚开始使用，网格技术从产生到现在已经有十几年的时间，与网 格相关的协议、支持技术日益完善，但是至今也没有一个确切的概念来定义网格这 门技术。根据现在主流的区分标准，人们对网格的界定大致可以分为两种，即狭义 的“网格观 和广义的“网格观”。 对于什么是网格，中国科学院计算所所长、中国工程院李国杰院士认为，网格 实际上是继传统互联网、w e b 之后的第三次浪潮，可以称之为第三代互联网应用， 网格可实现共享资源、异地协同工作，支持丌放标准、功能动态变化，网格必须同 时满足以下三个条件： ( a ) ：在不是集中的控制环境下使用资源。因为网格使用的资源分布在世界各 地，而这些资源可能属于不同的机构组织和个人所有，不i l j 能有一个统一的机制去 控制它们，这些分布式的资源还处于动态变化之中。 ( b ) ：必须使用通用的，开放的，标准的接口和协议。网格资源的异构性，地 理分布环境的多样性，使用户在进入网格系统使用这些资源时，必须通过身份认证， 使用资源授权等，所以必须使用通用的协议接口和协议等，否则会无法与网格系统 兼容。 ( c ) ：提供非平凡的服务。网格能够做大限度的利用其内部现有的资源，构建 具备协作能力的虚拟化计算环境，从而提高系统的可用性，工作效率和灵活性，并 能够实现总体计算成本降低，使系统整体效益远远大于各个部分的和。 通过以上条件可以发现，网格的要求比较高。于是像p 2 p 、s u ng r i de n g i n e 、 ir， ，l广r卜-l，l，f【ii，lrli【ri，lr 青岛人学硕+ 学位论文 c o n d e r 等都被排除在网格之外。 另外一些学者则赞成广义的“网格观”，并把它称为巨大全球网格田13 g ( g r e a t g l o b a lg r i d ) ，网格作为一个集成的计算环境，能够吸收各种计算资源，将它们转 化成一种可视的、可靠的、标准的且相对经济的计算能力，其吸收的计算资源包括 各种类型的计算机、网络通信能力、数据资料、仪器设备甚至有操作能力的人等各 种相关资源。 1 1 1 网格技术的本质和特点 c o m b e r s e n 陪r 国 图1 1 网格信息图 网格技术作为新一代的计算技术和网络技术，其精髓不是它的规模如何，而是 要充分的利用网络中，现有的硬件和软件资源，支持广域环境上的数据移动、存储、 计算、知识、信息和知识资源的共享、互通与互用，以便消除信息孤岛，从而达到 用低成本实现高性能的目标。 网格技术的本质是整合跨地理域的资源和信息，然后是基于这些信息资源的协 同技术以及求解技术，它涉及很多领域，如并行计算技术、分布式计算技术、知识 工程、数据挖掘、信息安全和软件代理等； 网格技术的特点有呻3 ： ( i ) 分布性：分布性是网格的一个重要特性，主要指网格的资源来自于不同的 地理位置，因为网格资源被不同的组织和个人所有，所以其资源分布在世界各地， 这也体现了网格的本质资源共享。 ( i i ) 自治性：网格具有很强的自治性，在网格系统内具有多级管理域，资源属 2 ，rj1 j l ，i，11l，】1l】1j11 i，1 第一章绪论 于不同的组织和个人，他们使用的协议，安全机制不一定相同，管理起来比较复杂， 允许区域自主管理，增加系统的灵活性，但是这种管理必须受到一定的系统限制， 这样才能同一有序的管理所有资源，协调系统全局的资源。 ( i i i ) 异构性：系统内放入资源可以来自不同的操作系统，不同的管理域，不 同的组织结构，不同的系统结构，不同的类型。 ( i v ) 扩展性：由于网格是一个全球的大系统，通过认证的资源和用户可以随时 的加入和退出，新加入的资源和用户可以和目i j 的资源兼容，可以被共同调度和使 用，这种频繁的信息扩展更新不能够降低整个系统的效率。 ( v ) 动态性：动态性是网格区分于传统网络的一个重要标志，资源和用户可以 随时加入或退出网格系统，网格资源和用户数量随时问动态的更新和变化，系统的 负载和资源提供能力也随时间发生变化，比如网格系统在使用高峰期和低峰期所提 供给用户的计算能力是有差别的，提供的同一资源的价格也是随供需情况变化的。 1 1 2 网格的发展趋势 网格作为继因特网和w e b 技术之后的第三代高科技技术，有着它自身独特的发展 规律。 从计算机诞生那天起，获得高性能的计算能力，既是各行各业一直追求的目标， 也是推动技术进步发展的动力，随着因特网技术的进步和发展，人们不仅仅满足于 把各种计算机连接起来，以实现计算机资源信息的共享，而更希望于通过网格将各 种计算和信息资源连接起来，以实现整个i n t e r n e t 上信息资源的广域共享。 ( 1 ) 网格标准化趋势羽 构建大规模的网格基础设设需要可被接受的标准协议和服务，目前网格还没有 统一的标准，但是现在很多项目都在使用由g l o b u st o o l k i t 提供的协议和服务， g l o b u st o o l k i t 在网格协议制定上有很大的发言权，它已经成为事实上的网格标准， g l o b u s 矛u i b m 共同倡议了一个全新的网格标准o g s a ，叫做丌放式网格服务体系，他把 g l o b u s 标准与商用服务为主的w e bs e r v i c e s 的标准结合起来，网络服务统一以 s e r v i c e s 向外提供。 2 0 0 3 年，符合o g s a 规范的g l o b u st o o l k i t 已经在第一届g l o b u s w o r d 会议上发布， ：至1 j 2 0 0 4 年，已经推出了其版本，这标志着o g s a 已经从一种思想，一种理念，一种体 系结构，走到付诸实施应用的阶段。 ( 2 ) 技术融合化趋势 在o g s a 出现之前，有很多的用于分布式计算的产品，例女u s u n 公司推出的丌放式 网格计算，1 9 9 6 年微软推出的d c o m ，这些机器不兼容，严重影响了网格技术的发展， 在技术标准统一后，基于x m l 的w e b 服务开始大行其道，因为它在各种异构平台上构 3 iriir， ril， 青岛人学硕十学位论文 建了一层通用的服务，与平台的信息和服务设施无关，从而屏蔽了互联网中各种前 擦汗玩别的差异，使信息和服务畅通无阻的在计算机之间交流。基于o g s a 之后，网 格的一切对外功能都以网格服务束体现。 ( 3 ) 大型化趋势 与国外相比，我国在网格技术上的各项投入明显不足，美国每年仅在网格技术 基础研究上，投入的经费就高达5 亿美元，美国能源部支持的科学网格用6 2 2 m b i t s 的网格连接了能源部两台超级计算机，网格计算能力达到每秒5 力亿次，存储能力达 n 1 3 千万亿字节，除了美国政府对网格投资巨大，各大公司为了在网格研究中占有 一席之地，也积极的在网格技术研究上投入物力和财力，如i m b 公司在2 0 0 1 年8 月宣 布，将投入4 0 亿美元进行“网格计算创新计划”全面支持网格计算，同本的n t t 数据 公司联合i n t e l 、s g i 等，也将开展网格实验，中国的邻国印度也启动了建设国家网 格的计划。 1 2 网格资源管理 网格资源管理是网格研究的重要组成部分，资源管理可以分为资源调度和资源 发现，网格资源调度室目前网格研究比较热的一个话题，资源代理收集用户的资源 使用需求，然后根据用户的需求寻找适合的资源，把用户的任务提交给资源，完成 一次资源调度，网格调度的目标是：在用户要求的时问和费用最小化情况下，实现 资源拥有者利益的最大化，也就是交易双方利益上的博弈，根据调度方式的不一样， 资源调度可以分为两类： 中心式资源调度方法1 ：一个区域内的资源在资源服务器注册，服从调度中心 的统一调度，当资源使用者向资源代理提出请求后，代理根据用户的具体情况进行 资源发现和匹配，然后把合适的资源地址告诉调度中心，调度中心统筹兼顾各方的 利益，进行资源的调度，这种调度方法的优点是能够集中有限的资源解决比较大的 问题，适合于局域网格系统，调度中心所控制的范围有一定的限制，如果调度中心 所管辖的范围很大，一定时问内提交的任务量巨大，那么调度中心会遇到调度能力 不足的瓶颈问题，很难保证在规定的时间内把用户需要的资源调度到位，如果不能 则会耽误或者延迟任务的完成时间，给交易双方造成一定的经济损失。 非中心式资源调度：非中心式资源调度方法可以很好的解决中心式调度方法面 对的难题，在各自的区域分别有区域调度中心，平时各自为政，旦有什么大的任 务，需要几个调度中心联合起来执行，则其中一个调度中心会担当起临时组织者的 角色，共同协作，这种方法的优点是操作灵活，机动性强，便于处理任务不太繁忙 的情况，缺点是增加了各个中心之间的联系信息量，在高峰期容易堵塞信息通道， 由于是区域的中心，很多难做到在全局高度上调配资源，用户可能在付出一定经济 4 ，1i l j j 1 j1】1】一11-ljl 第一章绪论 代价的同时，得到的不是最好的服务资源。 资源发现在资源管理中占有很重要的地位，因为如果你资源发现不了，或者资 源发现的过程耗费的时间过多，那么整个调度过程就会变的很长，任务的完成时间 就可能超过用户所规定的时问，导致交易的失败以及交易费用的增加，优化资源发 这一块，目前的研究工作做的不是很多，这方面的理论成果相对较少，这也是资源 管理的一个欠缺点。 目前的基于经济学原理的网格资源管理模型主要有以下几种m 1 ： ( 1 ) 商品模型 商品模型是资源管理比较重要的一个模型，资源提供者和资源消费者在网格系 统内交易，交易的对象可以是软件资源也可以是硬件资源，如内存，数据资源，c p u 等，资源的价格可以是固定的，也可以是随着供求状况发生浮动，资源拥有者可按 照资源使用者使用的流量收取一定的费用。 ( 2 ) 标价模型 与商品模型类似，标价模型可以在一些特殊的场合和时间进行一些促销活动， 以达到吸引消费者的目的，通过代理机构提前发布自己的商品信息价格等，这个时 候资源消费者不用直接和资源拥有者直接打交道，直接和资源代理协商，按标定价 格成交，一般标定的价格要比原来的实际价格要低。 ( 3 ) 议价模型 在这个模型中资源提供者和资源消费者分别拥有自己的代理，各个代理机构分 别有自己的最低价格，也就是最低承受价格，在这个价格以内，如果双方代理都认 为合理，就可以成交，不过在讨价还价的过程中，要耗费一定的系统时间，这个缺 点可以通过设定最大交易时间来弥补。 ( 4 ) 拍卖模型 拍卖模型又具体分为单向拍卖和双向拍卖，两者的区别在于：单向拍卖中资源 提供者和资源消费者的角色是固定的，消费者要去竞拍资源j 爿 有者的资源，而在双 向拍卖中，资源消费者和提供者角色是可以互换的多对多的结构，买卖双方参与者 不止一个，如果资源提供者需要资源消费者手中的资源也可以参与竞拍，这样可以 实现资源的有序使用，提高系统的总体收益，目前比较流行的拍卖规则有：英式拍 卖( 递增式拍卖) ，递减式拍卖和第二价格竞拍等。 ( 5 ) 物品团体合并模型 在这个模型中资源提供者和资源消费者共同组建一个共享的资源市场，提供资 源用户可以获得进入市场的资格，通过相应的模型计算所提供的资源折算的积分， 用户凭借积分可以在市场内消费相应份额的资源，这种模型大多用于双重角色，既 是资源提供者也是资源消费者。 5 r，l- -rrr，r 青岛人学硕+ 学位论文 ( 6 ) 合同投标网格模型 在投标合同模型中，网格服务器会根据任务情况，选取几个资源提供者进行投 标，前提是他们都不知道对方的出价，服务器根据一定的时问和预算限制，选取适 合用户任务的那个资源中标，实现任务执行的费用最小，在这个过程中，提交任务 的资源消费者我们称之为“职业经理人”，提供资源，完成任务的称之为“包工头”。 包工头根据招标合同，合理的评估自己的实力，如何合适，就去经理人哪里投标，经 理人经过遴选，选中自己满意的投标人。 1 3 研究背景、目的和意义 1 3 1 网格国外研究现状 从网格诞生那天起，实现资源的共享就是其追求的最终目标，作为下一代网络 的网格，借助网络平台，发展速度非常快，理论同益完善，很多科研机构已经开始 着手网格的实际应用和商业化道路，并且取得了一定的效果，这方面美国、欧洲等 处于领先地位，网格研究主要包括：资源的发现、协同计算、资源的管理、资源共 享、费用的结算以及相应算法的研究，现在主要的工作集中在理论领域进行研究， 比较有影响力的网格项目有： ( 1 ) g l o b u s 是全世界最有影响力的一个网格技术项目。它以i w a y s l i s o f t 为基 础，是经过很多机构联合研发的成果，g l o b u s 通过不同形式的服务包，使用不同的 高级工具支持资源管理服务、数据服务、计算服务、安全服务、远程服务等，利用 该项目可以组建大型的网格技术试验平台。 ( 2 ) l e g i n 是美国弗吉尼亚大学提出的一个基于对象的元系统软件项目，它使用 c 十+ 的扩充性语言m e n t a n t 实现的。它支持基于认证的用户安全服务、面向对象的虚 拟文件服务$ i j m m p s 通信服务。l e g i n 的公共对象编程模型允许用户和工具软件编写者 使用各种服务来有效使用超级软件计算环境以便用来浏试程序、i o n 艮务、应用程序 组件等。 ( 3 ) n e t s l o v e 系统是由美国旧纳西大学和o a kr i d g e 国家实验室联合丌发的一个 基于网格技术的计算科学工具，该系统支持在异构环境中的不同体系结构、不同的 操作系统和不同的内部数据表示的机器上实现同一时间交互，使用一些职能代理技 术实现，也就是我们说的网格中间件，中间件起到一个粘合层的作用，该系统主要 有三部分组成，客户端、代理、计算资源。 ( 4 ) n r m 钡j j 试床是有德国c o l o g n e 大学和p a d e r b o r n 大学以及d o r m u n d 大学联合丌 发的，在全国建立一个网格技术环境为各种资源使用者户服务，由于该系统支持完 全的异构资源，其实际应用效果非常理想，n r m 为用户提供了一个高级调度子系统， 6 _i】lj1j11， 第一章绪论 其可以作为一个整体被其他的网格计算环境所使用，而不用添加其他的网格中间件 或者是计算软件，有一个模块化的软件结构来实现n r m 网格计算环境。 ( 5 ) w w g 测试床是由m o n a s h 大学联合欧洲、亚洲、南美、北美的一些科研院所共 同丌发的网格技术计算试验床。主要用于研究p 2 p 的一些基础研究思想，来为理论的 研究成果提供实验数据，以证明结论的正确性，现在他主要为两个项目的研究中， 一个是经济学网格，主要是经济理论引入到网格资源的管理调度中，经济学引入到 网格资源管理是最近兴起的研究热点之一，它把资源作为一种商品在资源市场上交 易。另一个应用就是在p 2 p 的网格环境下研究一些比较前沿的东西，比如虚拟药物的 分子模型试验，为生物制药提供理论支持。 ( 6 ) 英国政府立项的e - s c i e n c e 项目，英国政府认为，网格将是下一代的网络， 是网络的继续和延伸，为了抢占这一网络先机，英国政府投入巨大的资金用于网格 技术的研究，包括资助科研院校，设立国家级网格实验室，初步建成基于i n t e n e t 的全球式分布式操作环境，应用于大气观测，水文预测等方面。 在我国，国家对网格技术的研究也十分重视，网格技术对一个国家的科技实力 的提升具有举足轻重的作用，国家科技部立项8 6 3 计划，明确提出网格研究的课题， 例如：高性能计算、网格节点等，目前我国已经开展的国家级项目有：“织女星网格”、 “教育科研网格”、“中国国家网格”等项目。这些国家级的网格项目，对于提升我 国资源共享，协同计算和提高我们的科技水平具有重要的意义，为建设高性能的大 型计算网格平台打下了坚实的基础。 目前参与网格研究的知名高校有：清华大学、中科院沈阳计算所、国防科技大 学、江南计算所等著名科研机构和院所，这里面比较突出的是中科院计算机所的曙 光3 0 0 0 高性能超级服务器。另外许多企、比也投入到网格计算的研究行列，例如国内 的海信、海尔、长虹等知名企业，投入大量的人力和物力，也取得了良好的研究成 果，在科技转化为生产力、技术为社会服务方面做出了重大的贡献。 1 3 2 本文研究目的和意义 网格作为一种新思想，从产生到发展到现在已经走过了二十几年的时间，网格 所提倡实现的信息资源共享、协同计算等f 在逐步实现，从理论到实验平台，再到 具体的商用网格系统，各个国家的科研机构i f 以极大的热情投入到网格研究中去， 资源管理作为网格技术的重要课题，在理论上已经越来越成熟，但是还有待完善和 规范之处。 资源发现和分配是资源管理的重要内容之一，随着相关经济学理论的引入，资 源可以像商品一样在网格这个大市场内自由的交易，资源提供者和资源消费者在交 易的过程中进行利益的博弈，但是由于网格系统的异构性，多样性和跨地域等特性， 7 青岛人学硕十学位论文 有时候资源提供者和资源消费者不可能直接进行交易，这样代理这一概念就被引用 到网格中来，利用代理可以简化交易过程，减少资源提供者和资源消费者用于交易 的时间，缩短任务的完成时间和提高系统的整体效率。 目前资源分配的调度算法已经很成熟，例如我们比较熟悉的m i n m i n 、m a x m i n 、 m c t 、s a 、g a 等算法，而异构机器集合上的任务依赖调度算法则研究较少，其中分代 算法，是典型算法。c a r t e r 等人在1 9 9 9 年提出了异构系统的g s 算法，它是同构系统 上的g s 的扩展。 有效的资源发现机制目前在国内外的期刊和杂志上的论文数量较少，这方面的 研究也比较的稀缺，是目前的一个欠缺点，同时也是可以做出较大研究成果的一个 方向，因为大多数的研究集中在任务分配和资源调度算法的研究上。 本文通过对资源管理的研究，提出了自己的观点和理论，通过实验表明，这些 理论对于资源发现效率的提高是有帮助的，通过对资源分配模型的研究，有效的抑 制了市场中恶意节点对稀缺资源的浪费，同时利用第三方监管平台保证交易双方的 权益以及费用的安全支付，对以后的研究有较大的现实意义。 1 4 本文所做主要工作 基于代理的资源管理研究，一般是把与代理相关的模型和机制作为一个中间件， 加入到网格系统中，代理技术在网格中应用已久，但是随着经济学等市场理论的引 入，一些经济纠纷，信用问题也随即产生，其主要表现为： ( i ) 资源代理机构对资源消费者是否为恶意节点的检测力度不够，如果一个网格 系统恶意节点过多，那么必然扰乱市场秩序，资源就不能合理的分配，如果节点被 检测出是恶意节点，如何处置这类节点，现在通常的做法是限制其进入交易系统或 者干脆剥夺其交易权利，这种处理方法比较的极端，过于理想化，与现实生活中的 一些法律规定是不相符的，因为一般情况下，作为市场主体的交易双方，即使他们 存在违规的行为，经法律部门处理后，是可以继续行使法律赋予自己的权利的，包 括交易权。 ( i i ) 基于代理的资源发现模型8 。，现在这方面的研究还很少，一般把代理应用 在资源的分配和调度，资源价格的协商，资源消费者和资源提供者身份的认证等方 面，而应用到资源的发现领域则比较的少。 ( i i i ) 第三方平台支付模型虽然能较好的解决网格费用支付问题，但是仅仅是在 一个宏观层面的解决，具体到微观层面的研究较少，具体该如何支付，对于违约情 况，以及如何根据完成量来支付费用等，这方面的研究比较的少。 本文所从事的基于代理的网格资源管理研究，把一些经济学理论和数学理论引 入到网格代理中，能够改善代理的效能，提高代理在资源管理和资源发现方面的效 8 第一章绪论 率，主要做了以下几个方面的工作： ( a ) 将经济学中的j 下反比例模型引入到资源代理中，利用代理对用户节点的检测 机制和信任系统，正确区分良性节点和恶意节点，对良性节点按正比例资源分配模 型，分配给与其出价相匹配的资源份额，对于恶意节点，我们不能够按其要求分配 给他所申请的资源数量，根据其信誉度情况，采取不同的抑制策略，分配其部分资 源，有效节制其对相关资源的浪费和破坏。 ( b ) 在资源发现代理中，我们引入三级资源发现体系，对于以自仃调度过的资源我 们可以把他放入资源代理缓冲区，这部分资源是经常使用的，然后利用资源代理不 忙的时问，代理可以到资源市场去预选一部分资源，这部分可能是将来的任务请求 可能使用到的，这样就可以最大限度的提高资源的匹配效率，节省资源的发现时间， 缩短任务的执行时问以及资源的调度时间，从而提高系统的总体效率。 ( c ) 在资源的交易的过程中，我们引入第三方监管，在双方进行交易前，需要验 明对方的信誉情况，如果彼此符合对方的条件，则在第三方机构开设账号，预存交 易诚意金，这样做有利于尽可能避免双方的损失，现行的交易模式无非有两种，预 付款型和后付款型，这两种方式都存在缺点，交易双方都存在隐患，而我们这种在 第三方监管下，预存诚意会，并且签订电子合同，在合同中详细规定各种可能出现 的情况，一旦发生意外情况，有法可依，维权比较容易，切实保障了交易双方的利 益。 ( d ) 通过网格仿真工具g r i d s i m ，用仿真实验证明我们的资源管理策略是正确 的，而且能较好的提高系统任务的匹配率，节省寻找资源的时间以及系统抑制恶意 节点对网格资源有效利用率有明显的提高等。 1 5 论文的组织和结构 本文一共有七部分组成，组织结构如下： 第一章，介绍了网格的相关概念和基础知识，包括网格的由来，网格的研究内 容和目标，介绍了在国内外这方面的研究情况，以及本论文的研究背景、内容目的 意义等。 第二章，网格体系结构。简单介绍了网格的几种系统结构，比较常见和使用的 有计算经济的网格体系结构和开放式的服务体系结构，以及我们比较熟悉的血层沙 漏结构等，通过对结构的了解加深对网格的认识。 第三章，基于代理的网格银行管理体制。在任务执行日订，让交易双方签署电子 合同，约定各种情况，在任务执行完毕后，双方进行费用的结算，这一块有代理完 成，分别是支付模块和收费模块，都是需要通过网格银行来完成的，网格银行这里 使用的是第三方机构来充当的。 9 r_-， l li，rlr r ，l， l i rlirlr 青岛人学硕十学何论文 第四章，介绍了基于约束因子的资源分配模型，对奖惩机制进行了描述，及其 在相关领域的应用与发展，并且对于代理网格环境下的诚信机制进行了详细阐述。 第五章，资源发现的三级体系研究，详细介绍了资源发现的过程，利用资源发 现的三级发现机制，逐渐扩大发现的力度和范围，最终实现资源的有效发现为资源 的调度和匹配节省时间。 第六章仿真实验，利用仿真工具g r i d s i m 对提出的算法进行仿真，设定必要的实 验数据和实验步骤，与以前的发现方法和不适用发现算法进行比较，说明本文提出 算法的优越性。 第七章，总结和展望，对论文的内容进行概括和总结，对以后的研究进行规划， 对本论文尚待完善的地方提出修改意见和努力方向。 1 0 jl，-1j1j-11、i， 第二章网格体系结构 第二章网格体系结构 代理【1 6 】概念来源于人工智能领域，i b m 认为代理是有一定自主性和独立性的软 件实体，代理的黄会发展时间是2 0 世纪9 0 年代，随着大型分布式网络的发展，代理 的应用领域越来越广泛，已经成为当前计算机网格和人工智能的研究的重要课题之 2 1 代理的相关概念 代理一般来说分为“狭义”的代理和“广义”的代理，广义的代理包括人类，信 息世界的软件系统和物理世界的计算机系统等，而狭义的代理则专指信息世界的软 件系统，要说明的一个概念是软件代理则是指搜索信息或提供其他相关服务的程序 和参数，搜索全部或者部分资源，获取用户比较感兴趣的信息资源然后提供给用户。 代理具备一些基本的性质，其性质如下： ( a ) 协作性：代理的自主与协作工作能力，代理在工作过程中能与其他各类应用 程序、数据库、资源管理器交互协同工作。 ( b ) 反应性：代理能够对用户的请求和资源提供者的要求做出反应，并随着时间 的变化而采取不同的策略。 ( c ) 社会性：代理能获知其他代理相关信息，能和其他的代理进行交互，能够进 行信息的共享和交互。 ( d ) 忠诚性：代理不会欺骗消费者，是可靠可信任的对用户来说。 ( e ) 智能性：他具有学习和推理的能力，代理可以接受用户目标指令并代表用户 完成任务的能力，可以根据用户的目标和其工作的环境资源条件进行学习，并逐渐 适应它们的环境。 我们在应用中的分斫j 式一般是b s 、或者是c s 结构的，这些传统的结构虽然已 经非常的成熟，在实际应用中发挥了强大的功能，但是我们不能否认其缺点，例如 这种结构的网络带宽浪费很大，容错能力也跟不上技术的发展，还有在平衡网络负 载方面也到不到用户和系统的要求，；而我们要研究的代理恰恰可以克服这些缺点， 在这些方面具有良好的性能。 ( i ) 代理的自主性很强：代理应经丌始具有人工智能的一些功能，它不像别的模 块，只能被动的被程序和接口调用，代理可以根据系统的资源状况和用户的需求， 去搜索适合任务和调度的资源，在相邻的代理问交流彼此的信息，实时的交互可以， 并对网格系统外部的变化，适当做出调整，比如说用户的出价发生变化，代理就会 根据资源的供需平衡做出相应的价格调整，而不是一成不变的保持原先的资源定价， 青岛人学硕十学位论文 这样就使代理具有了强大的生命力和信息供给能力。 ( i i ) 代理具有团队合作的能力：在操作系统中执行任务序列时，线程是各自独立 执行的，分布执行能力比较差，缺乏代理的灵活自由性。虽然网格代理具有一定的 自治性，异构性，但是当代理无法完成或者说在自己的范围内不能够提供给资源消 费者足够的资源时，代理会和临域的代理进行资源信息的交流，从而实现资源共享， 共同协作具有良好的团队协作能力。 ( i i i ) 代理容错能力较强：代理信息交换和资源发现过程中，会因不可抗外力发生 数据丢失或因为网络信息通道阻塞等原因发生数据的损坏和丢失，这都是不可避免 的，代理采取一系列措施，为相同任务创建很多备份，且单独运行各个备份任务， 在执行完任务以后我们