計算網(wǎng)格資源管理優(yōu)化技術和相關算法研究

摘要：在對現(xiàn)有的網(wǎng)格資源管理模型進行分析和比較的基礎上，提出了一種基于分層結(jié)構的具體模型HRMM，將資源管理分為作業(yè)并行分析、全局資源分配、局部資源分配和本地資源管理四個層次，并為每個層次設計了相應的優(yōu)化策略和算法。該模型對資源管理的最大計算復雜度為O(n2)~O(n3)，是一個優(yōu)化而有效的網(wǎng)格資源管理模型。

    關鍵詞：計算網(wǎng)格 資源管理 資源分配 作業(yè) 資源調(diào)度 Globus Toolkit

計算網(wǎng)格是近年興起的一種重要的并行分布式計算技術，其關鍵技術之一是對網(wǎng)格中的資源進行管理。網(wǎng)格中的資源具有廣域分布、異構和動態(tài)的特性，使得網(wǎng)格資源管理變得很復雜。當前還沒有一種模型能夠處理所有的網(wǎng)格應用需求。目前，網(wǎng)格資源管理模型主要分為分層模型、抽象所有者模型和經(jīng)濟／市場模型三類。Globus項目組在網(wǎng)格協(xié)議制定上有重要發(fā)言權，包括IBM、Microsoft、Sun、Compaq、SGI、NEC在內(nèi)的眾多重要公司都宣布支持Globus Toolkit。因此Globus所采用的分層模型代表了網(wǎng)格資源管理的發(fā)展趨勢。

本文在Globus分層模型設計思想的基礎上提出一種優(yōu)化的網(wǎng)格資源管理模型HRMM(Hierarchical Resource Management Model)，并給出了相應的資源管理算法。為了提高效率，在HRMM的主要模塊中運用了Globus Toolkit 2．4提供的數(shù)據(jù)結(jié)構和接口。

1 HRMM的總體結(jié)構

HRMM的設計思想是：動態(tài)接收來自用戶的作業(yè)請求，并為該作業(yè)分配符合條件的計算資源，同時提供整個計算過程中有關資源信息的在線反饋，接受用戶的在線控制。HRMM的體系結(jié)構如圖1所示，將計算網(wǎng)格的資源管理任務分為四個層次：作業(yè)并行分析、全局資源分配、局部資源分配和本地資源管理。

由圖1可見，用戶經(jīng)過GUI(圖形用戶界面)向HRMM提交作業(yè)請求，作業(yè)并行分析器接收用戶的作業(yè)請求，再按最大并行度將作業(yè)中的任務劃分為若干任務組，提交給全局資源分配器。對多任務組中的每個任務，全局資源分配器在靜態(tài)資源庫中一次搜索多個滿足該需求的集群，組成候選集群組提交給局部資源分配器。局部資源分配器在動態(tài)資源庫中讀取候選集群組中每個集群的有關信息，并將相應任務分配給最符合條件的集群。然后，該集群應用本地資源管理器執(zhí)行任務。在整體上，本地資源管理器每隔一定時間向靜態(tài)資源庫發(fā)送靜態(tài)資源更新信息。另外，局部資源分配器讀取動態(tài)資源庫前，動態(tài)資源庫會從本地資源管理器讀取更新信息。

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