东北电力大学研究生中期答辩

1、东北电力大学研究生中期答辩 东北电力大学研究生中期答辩 5 4 3 2 1 研究内容简介 研究内容进展 仍需研究的问题及解决方案 下一步研究计划 参考文献 东北电力大学研究生中期答辩 一、研究内容简介 资源发现是实现网格资源共享的关键问题。目前多数 的网格资源服务系统不区分资源的特点，描述资源的 信息被随机的注册到各个系统节点上，进而引发了资 源发现的盲目性问题（即盲目搜索，blind search）。 同时由于网格资源的规模巨大，资源的加入和退出都 具有高度的动态性，这就要求必须要建立一种能够适 应网格资源动态特性、同时又具有较高资源发现效率 的资源组织和发现机制。 东北电力大学研究生中期答

2、辩 一、研究内容简介 针对上述的问题，本课题的主要研究内容如下： 1 设计能够适应 网格资源动态 特性的资源组 织方法 2 构建基于P2P 分布式结构化 的网格资源发 现模型P-DSRD 3 设计并实现基 于P-DSRD模型 的网格资源发 现服务系统 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 设计能够适应网格资源动态特性的资源组织机制设计能够适应网格资源动态特性的资源组织机制 构建基于构建基于P2P分布式结构化的网格资源发现模型分布式结构化的网格资源发现模型P-DSRD 基于基于P-DSRD模型的网格资源查询服务系统设计模型的网格资源查询服务系统设计 1、资源描述方法的确定 2、资源动态组

3、织方法设计 1、VOmain node、Normal node逻辑结构设计 1、系统主要功能设计 2、资源服务接口设计 3、web界面服务设计 2.1 2.2 2.3 2、资源组织算法、资源发现DSRD算法设计 已完成已完成 已完成已完成 部分完成部分完成 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 2.1 设计能够适应网格资源动态特性的资源组织机制 2.1.1 资源的描述方法（1/3） 对网格中的资源采用基于分类多属性的定义方式，使用规范的XML 文档来描述资源，使其更加适合在web服务环境下使用； 网格资源网格资源 Grid Resource 资源类型 Resource Type 资源标

4、识符 Resource ID 资源性能属性1 Resource Property 1 资源性能属性n Resource Property n 属性名称 Property name 属性值 Property value 属性权重 Property weight 属性名称 Property name 属性值 Property value 属性权重 Property weight 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 2.1.1 资源的描述方法（2/3） 使用XML语言描述一个存储资源的实例： Storage 0110 capability 512MB 0.5 access time 120

5、nm 0.5 resource property 1 resource property 2 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 使用XML描述一个资源请求实例： 2.1.1 资源的描述方法（3/3） Storage capability 512MB access time 120nm 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 2.1 设计能够适应网格资源动态特性的资源组织机制 2.1.2 资源动态组织方法设计 1、资源组织结构 在假设存在有限个资源分类的情况下，以VO作为资源组织的基本单位。 VOmain Node Normal Node 在同一个VO中，资源节点 间根据属性相

6、似度属性相似度决定连 接关系； 邻居节点邻居节点数最多的节点设置 为VOmain节点，其它的为 Normal节点，进而形成符合 小世界特征的网络； 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 2、资源组织方法 2.1.2 资源动态组织方法设计 描述Ti类资源的性能属性有n个，记为t1，t2，tn，每种性能属性的属性值 为v1，v2，vn，属性权重为w1，w2，wn，属于Ti类资源的资源节点r1 和节点r2的属性相似度属性相似度表示为 。 网格资源空间（Grid Resource Space）中假设存在n个描述资源的性能 属性， n的值是一个正整数且每个性能属性之间都是正交的，则整个网格资源表

7、示为 Rn，它表示一个n维的实线性空间 2 1212 1 ( ,)() n iii i sim r rSvvw 邻居节点邻居节点（Neighbor Node，NbN）：资源节点r1和r2的属性相似度为 sim（r1，r2），若sim（r1，r2）threshold，则资源节点r1和r2为邻居节点。 定义1： 定义2： 定义3： 其中threshold是根据经验给定的一个阈值，S是节点间属性相似度的上限 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究工作进展 3、资源动态组织算法设计 二、研究内容进展 2.2 构建基于P2P分布式结构化的网格资源发现模型P-DSRD P2P方式相连接 符合小世界特征 的V

8、O层 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 2.2.1 VOmain节点逻辑结构设计 其它其它VO的的VOmain信息模块信息模块 VOmain1 ID 资源类型Ti VOmaint ID 资源类型Tj 本地资源信息模块本地资源信息模块 Resource ID property1 value propertyn value 全局信息模块全局信息模块 所在VO的资源类型Ti property1 name&weight propertyn name&weight邻居节点信息模块邻居节点信息模块 邻居节点总数 Resourcei ID property1 value propertyn va

9、lue VOVO内所有节点的信息模块内所有节点的信息模块 资源节点总数 Resourcei ID property1 value propertyn value 查询请求转发查询请求转发 引擎引擎 节点属性相似度节点属性相似度 计算引擎计算引擎 注册监听注册监听 引擎引擎 信息模块信息模块 功能模块功能模块 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 2.2.2 Normal节点逻辑结构设计 本地资源信息模块本地资源信息模块 Resource ID property1 value propertyn value 全局信息模块全局信息模块 所在VO的资源类型Ti property1 name&

10、weight propertyn name&weight VOmain1 ID 资源类型T1 VOmainn ID 资源类型Tn 邻居节点信息模块邻居节点信息模块 邻居节点总数 每个邻居节点 ID property1 value propertyn value 查询请求转发查询请求转发 引擎引擎 节点属性相似度节点属性相似度 计算引擎计算引擎 注册监听注册监听 引擎引擎 信息模块信息模块 功能模块功能模块 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 2.2.3 资源组织算法设计 1、资源注册算法（1/2） 资源r与p建立联系， 提出注册请求 P是VOmain 节点？ T(r)=T(VOmai

11、np)? 返回p所在VO的 VOmainp节点信息 资源r与VOmainp建立 联系，发出注册请求 为r分配ID，初始化为 Normal Noder，更新 VOmainok的VO内所有 节点信息模块中信息 在VOmainp的其它 VO的VOmain信息中 查找T(r)类资源的 VOmainok 找到VOmainok？ Yes Yes No No Yes 资源r与VOmainok建立 联系，发出注册请求 No 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 2.2.3 资源组织算法设计 1、资源注册算法（2/2） 初始化 r 为T(r)类 VO的VOmainp节点 为VOmainr 分配ID 完成

12、本地信息、 全局信息、VO内 所有节点的信息 记录 与其它VO的VOmain 建立P2P连接关系 把其它VO的VOmain 信息记录下来 将VOmainr 节点的 信息添加到其它 VOmain中的其它 VO的VOmain信息中 Normail Noder 完成 全局信息和本地信息 的记录 Normail Noder 寻找 邻居节点，并完成 邻居节点信息的记录 Normail Noder 与邻居 节点建立连接关系， 并更新所有邻居节点 中的邻居节点信息记录 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 2、资源动态更新算法 资源节点 r 性能属性的属性值v发生变化 Normal Noder 通知

13、其所在VO的VOmain VOmain更新VO中所有节点信息模块内对应 r 的信息 利用Normal Noder 属性相似度计算引擎找到不能与Normal Noder 继续保持邻居关系的节点集NbNstop及个数m 资源更新前邻居节点总数为n (n-m)/n90% Normal Noder 通知Nbnstop集合中的每个节点与其结束邻居关系 NbNstop集合中的每个节点在其邻居节点信息中删除 r 的信息 VOmain利用节点相似度计算引擎为Normal Noder 寻找新的邻居节点，形成集合 NbNnew Normal Noder 在它的邻居节点信息模块中添加邻居节点集合NbNnew中节点信

14、息，更新邻居节点总数 Normal Noder 的所有邻居节点更新或添加资源节点 r 的信息，更新邻居节点总数 Yes No 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 3、资源离开算法 资源 r 将离开网格系统 节点 r 是VOmain 节点？ VOmainr向其所在VO内 的所有节点发出 离开的通知 VO内所有节点返回ID 及邻居节点总数 选出邻居节点总数最多 的Normal Node节点 作为新的VOmainnew VOmain动态更换 Normal Noder向其所在 VO的VOmain提出 离开申请 VOmain在其VO内 所有资源信息模块中 删除 r 的信息 Normal Nod

15、er通知所有 邻居节点，并在邻居 节点信息模块中 删除 r 的信息 资源 r 离开网格系统 Yes No 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 4、VOmain动态更换算法 NNchange邻居节点总数nbcnn发生变化 Nbcnnnbcmain？ NNchange添加“VO内所有节点信息模块”和 “其它VO的VOmain信息模块”记为VOmainnew VOmainold把“VO内所有节点信息模块”和 “其它VO的VOmain信息模块” 的信息复制到VOmainnew中 VOmainnew通知其它VO的VOmain 它的ID及资源类型T(r) 其它VO的VOmain更新VOmainn

16、ew 对应的ID及资源类型T(r) VOmain不需要更换 VOmainnew所在VO的所有节点 更新VOmainnew的ID及类型 Yes 将在资源注册、资源更新、Normal Node节 点离开的处理过程中，邻居节点总数发生变 化的Normal Node节点，称为Normal Nodechange，简写为NNchange。 No 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 2.2.4 DSRD资源发现算法设计 定义4：若请求的资源与节点r上的资源的相似度大于等于某一阈值threshold， 并且各个性能属性的属性值满足条件，则称在r上资源命中， 否则称为未命中。 阈值threshold可

17、以是用户要求的，也可以使根据经验得出的； 定义5：TTL（Time To Live）为资源查找请求的生命周期，若在TTL外资源 还未命中，则停止查找，返回资源查找失败的消息。 定义6：若资源查找请求从节点r向它的邻居节点扩散，则称节点r为它的所有 邻居节点的查询请求扩散的源节点，记为Source。 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 用户发出并提交 资源查询请求q T(q)与用户 所在VO的资源类型 是否相同？ 在用户所在VO内随机 选择一个节点作为 资源查找的源节点 记为start 计算q与start节点 的属性相似度 start节点是否命中？ 查找结束，返回命中 节点信息，并与用

18、户 建立联系 通过用户所在VO的 VOmain查找T(q)类资源 所在VO的VOmainq 用户所在VO的VOmain 把资源查询请求转发到 VOmainq上，把VOmainq 记为查询源节点start 计算q与start节点的每个 邻居节点NbNt的相似度 是否有NbNt命中？ 把start作为当前向 下扩散查找的source 在当前source的所有NbNt中选择与q 相似度最高的前N N个节点作为继续向下 扩散查找的源节点集Sourcenext TTL0？ 以集合Sourcenext中每个Sourcei作为 查询请求的源节点start，计算q与 Sourcei所有NbNt的属性相似度 查

19、找 失败 是否有NbNt命中？ Yes Yes Yes Yes Yes No No No No No 2.2.4 DSRD资源发现算法设计 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 2.2.5 资源发现算法仿真试验 Microsoft Windows XP Intel core2 T7250 2.0GHz 1GB 120GB jdk1.6.0-windows-i586 apache-tomcat-5.5.16 Globus Toolkit4.0.2 试验环境试验环境试验设置试验设置 将网格中资源划分为四类： T= 计算资源、存储资源、 网络通信、数据文件 每个网格资源由三个性能 属性数据来

20、描述； 资源的性能属性值由随机 函数产生，取值0,100之间； 属性相似度计算公式中 S=100； 定义4中threshold根据经验 取值为90； 表1 试验数据 组别节点数/类总节点数 14001600 25002000 310004000 420008000 5300012000 分析比较DSRD算法与Gossip算法在资源 查找过程中性能参数的变化情况，比较的 基本标准为： Average Search Time 资源查找平均时间 Average Search hops 资源查找平均步数 Average Success rate 资源查找的成功率 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内

21、容进展 1、资源查找平均时间仿真结果 050010001500200025003000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 DSRD Gossip Average Search Time/ms 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 2、资源查找平均步数仿真结果 050010001500200025003000 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 DSRD Gossip Average Search Hops 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 3、资源查找成功率仿真结果 234567 0 20 40 60 80 100 DSRD

22、Gossip TTL Average Success rate 东北电力大学研究生中期答辩 二、研究内容进展 2.3 基于P-DSRD模型的网格资源查询服务系统设计 资源服务接口资源服务接口 webweb显示界面显示界面 系统功能系统功能 模块模块 东北电力大学研究生中期答辩 三、仍需研究的问题及解决方案 N的最佳选值问题 对基于P-DSRD模型 的网格资源查询服务 系统还需要进一步的 完善，对资源服务接口 的设计与实现，是下一步 研究工作的重点。 网格资源查询服务系统完善 资源发现算法中 在当前Source的所有 NbNt中选择与q相似度 最高的前N个节点作为 继续向下扩散查找的源 节点集S

23、ourcenext。 继续做算法的仿真 试验，选取资源查 找效果最优的N值。 东北电力大学研究生中期答辩 四、下一步研究计划 2011.7 2011.8 2011.9 2011.11 2011.12 完善基于P-DSRD模型的资源发现算法，确定 N的最佳选值； 完成基于P-DSRD模型的网格资源查询服务系 统的设计与测试工作，并着手大论文写作； 整理研究材料，归纳总结， 完成大论文写作； 东北电力大学研究生中期答辩 五、参考文献 （1/2） 1 李红，刘鲁.分布式网格资源发现研究综述J.计算机应用与软件，2010.2，27(2)： P16-18. 2 刘波，林伟伟，齐德昱.一种自组织资源发现模

24、型和算法J.小型微型计算机系统， 2010.8，31(8)：P1503-1508. 3 郭祖华，马绍惠，刘丹，等.一种基于P2P的网格资源发现算法J.微电子学与计算机， 2009.9，26(9)：P139-142. 4 熊金波.基于动态自组织覆盖架构的网格资源发现方法研究D.重庆邮电大学硕士学位 论文.2009. 5 张箐.我国小世界理论研究评述J.情报科学，2008，26(9)：P1425-1431. 6 王一夫.非集中式网格资源发现和管理模型及关键技术研究D.中南大学.2008. 7 Clark，D. Face-to-Face with Peer-to-Peer NetworkingJ.I

25、EEE Computer.2008，34(1)：P18-21 8 邢长明，刘方爱.基于P2P的网格资源发现机制研究.计算机技术与发展.2006.16(8)： P21-23. 9 王鳗，徐惠民.基于小世界聚类的网格资源查找算法.北京邮电大学学报.2006.29(1)： P17-21. 10 Li M and Baker M.网格计算核心技术(王相林，张善卿，等.译者).北京:清华大学 出版社，2006.P165-261. 11 朱晓妹，周娅，黄桂敏.基于小世界层次分布式路由模型研究J.计算机工程.2006， 32(15).P120-122. 东北电力大学研究生中期答辩 五、参考文献 （2/2） 12 叶哲丽，何秀强等.基于P2P技术的资源发现机制的研究J.计算机工程与应用.2005， 21:P152-156. 13 徐志伟，冯百明，李伟.网格计算技术.北京:电子工业出版社，2004.P25-162. 14 朱承.基于资源类型的非集中式网格资源发现方法研究D.国防科技大学博士学位论文， 2004.9. 15 尚尔凡，都志辉.基于虚拟组织和小世界模型的高效网格服务定位机制J.计算机研究 与发展