- 相關(guān)推薦
計算網(wǎng)格資源管理優(yōu)化技術(shù)和相關(guān)算法研究
摘要：在對現有的網(wǎng)格資源管理模型進(jìn)行分析和比較的基礎上，提出了一種基于分層結構的具體模型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(gè)層次，并為每個(gè)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(gè)優(yōu)化而有效的網(wǎng)格資源管理模型。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(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)之一是對網(wǎng)格中的資源進(jìn)行管理。網(wǎng)格中的資源具有廣域分布、異構和動(dòng)態(tài)的特性，使得網(wǎng)格資源管理變得很復雜。當前還沒(méi)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(chǎng)模型三類(lèi)。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提供的數據結構和接口。
1 HRMM的總體結構
HRMM的設計思想是：動(dòng)態(tài)接收來(lái)自用戶(hù)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(shí)提供整個(gè)計算過(guò)程中有關(guān)資源信息的在線(xiàn)反饋，接受用戶(hù)的在線(xiàn)控制。HRMM的體系結構如圖1所示，將計算網(wǎng)格的資源管理任務(wù)分為四個(gè)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(jiàn)，用戶(hù)經(jīng)過(guò)GUI(圖形用戶(hù)界面)向HRMM提交作業(yè)請求，作業(yè)并行分析器接收用戶(hù)的作業(yè)請求，再按最大并行度將作業(yè)中的任務(wù)劃分為若干任務(wù)組，提交給全局資源分配器。對多任務(wù)組中的每個(gè)任務(wù)，全局資源分配器在靜態(tài)資源庫中一次搜索多個(gè)滿(mǎn)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(dòng)態(tài)資源庫中讀取候選集群組中每個(gè)集群的有關(guān)信息，并將相應任務(wù)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行任務(wù)。在整體上，本地資源管理器每隔一定時(shí)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(dòng)態(tài)資源庫前，動(dòng)態(tài)資源庫會(huì )從本地資源管理器讀取更新信息。
在這個(gè)分層模型中，一方面，用戶(hù)提交的作業(yè)能夠以最大的并行度執行，從而高效體現了并行計算的思想；另一方面，選多個(gè)集群組成候選集群組，再確定其中某一分配資源的方案，由于綜合考慮了任務(wù)的靜態(tài)需求和動(dòng)態(tài)需求，避免重復的查詢(xún)操作，從而提高了資源分配的效率。
2 作業(yè)并行分析器
如圖1所示，用戶(hù)經(jīng)過(guò)GUI向作業(yè)并行分析器提交作業(yè)請求。這個(gè)請求包括該作業(yè)中所含的多個(gè)任務(wù)的相關(guān)信息、任務(wù)間的依賴(lài)關(guān)系及每個(gè)任務(wù)的計算資源需求。作業(yè)并行分析器分析該作業(yè)中的任務(wù)及相互關(guān)系，根據各任務(wù)的依賴(lài)關(guān)系將作業(yè)中的任務(wù)劃分為不同的任務(wù)組，并對每個(gè)任務(wù)組進(jìn)行適當描述后提交給全局資源分配器。
2．1 作業(yè)的拓撲表示
一個(gè)作業(yè)由一個(gè)或多個(gè)任務(wù)組成。作業(yè)的拓撲定義為一個(gè)滿(mǎn)足如下條件的有向無(wú)環(huán)圖：該圖的節點(diǎn)與作業(yè)中的任務(wù)一一對應；若任務(wù)B直接依賴(lài)于任務(wù)A，則存在一條由節點(diǎn)A到節點(diǎn)B的有向邊，稱(chēng)A為B的直接前驅?zhuān)珺為A的直接后繼；如果存在一條從A到B的由多條有向邊組成的有向通路，則稱(chēng)A為B的前驅?zhuān)珺為A的后繼。
圖2表示一個(gè)作業(yè)的拓撲結構。設該作業(yè)由標記為A~G的7個(gè)任務(wù)及其相互關(guān)系組成。如圖2所示，任務(wù)D需要在任務(wù)A和B完成后才能開(kāi)始，而任務(wù)G必須在任務(wù)正和F完成后才能開(kāi)始。
為了提高作業(yè)的并行執行效率，需要關(guān)注任務(wù)在拓撲定義中的深度。記任務(wù)T的直接前驅集合為Pd(T)，則其深度d(T)為：
若Pd(T)=φ，則d(T)=1；
若Pd(T)≠φ，則d(T)=max {d(R)} 1．
R∈Pd(T)
2．2 作業(yè)的最大并行度劃分
作業(yè)的并行劃分是指：一個(gè)作業(yè)拆分后形成的一系列對應每個(gè)任務(wù)、前后有序且相互獨立的任務(wù)組。一個(gè)作業(yè)可以有一個(gè)或多個(gè)并行劃分方案，形成該作業(yè)對應的并行劃分集，記作Θ，I(Θ)為Θ中的任務(wù)組數。 稱(chēng)為作業(yè)的最大并行度劃分，如果：E∈Θ,且 ξ∈Θ。I（ ）≤I（ξ）將作業(yè)中的多個(gè)任務(wù)按照相應的深度進(jìn)行劃分，形成一個(gè)最大并行度劃分。如圖2中的作業(yè)，其最大并行度劃分為： ={(A，B)，(C，D，E)，F，G}。
3 全局資源分配器
全局資源分配器接收到以RSL描述的任務(wù)組后，立刻進(jìn)行分析和解釋?zhuān)@得每個(gè)任務(wù)的靜態(tài)資源需求。系統根據每個(gè)任務(wù)的資源需求在靜態(tài)資源庫中搜索滿(mǎn)足條件的多個(gè)集群，并將結果提交給局部資源分配器。
3．1 靜態(tài)資源庫
系統中的靜態(tài)資源庫采用基于輕量目錄訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議LDAP結構。在HRMM模型中，網(wǎng)格系統的所有靜態(tài)資源都在LDAP服務(wù)器的DIT(目錄信息樹(shù))中建立了相應的目錄項，并用
【計算網(wǎng)格資源管理優(yōu)化技術(shù)和相關(guān)算法研究】相關(guān)文章：
研究高校人力資源管理和優(yōu)化03-25
均勻圓陣下的DOA估計算法研究03-07
研究民辦高校人力資源管理優(yōu)化03-18
基于DSP的信道譯碼算法優(yōu)化03-19
淺談基于知識的網(wǎng)格技術(shù)應用研究03-02
作業(yè)成本計算法與傳統成本計算法的比較與運用03-22
計數查找算法的研究11-22