網格系統(tǒng)中動態(tài)故障檢測和處理問題研究.pdf

1、隨著高性能計算技術與互聯網技術的進一步融合,網格已經從單純的高性能計算系統(tǒng)發(fā)展成為在分布式、異構、動態(tài)的環(huán)境下及在應用層之上連接各類資源,并提供無縫、可靠、統(tǒng)一的服務訪問接口,實現對計算機硬件、軟件、數據、存儲以及各類資源透明訪問控制的一種基礎設施。然而,與傳統(tǒng)的分布式環(huán)境和并行計算環(huán)境相比,資源的異構性、動態(tài)性和通信的不確定性使得網格環(huán)境更為復雜,網格平臺較傳統(tǒng)的計算平臺有更大的出錯概率,故障的頻繁發(fā)生已成為困繞科學家、工程技術人員和

2、網格用戶的主要問題之一。如何針對網格系統(tǒng)的特點,引入恰當的容錯機制,切實提高網格服務的動態(tài)故障檢測和處理性能,從而保障網格系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,是網格界的研究熱點和難點。
　　 本文基于相關研究成果的對比研究,總結了網格系統(tǒng)的容錯需求,給出了一種動態(tài)容錯管理策略,據此提出了相應的動態(tài)故障檢測算法、QoS約束的故障處理服務選擇算法,并對面向用戶作業(yè)級的容錯服務進行了研究和實現。主要研究工作如下:
　　 ①針對網格計算的特點

3、,總結了網格系統(tǒng)特殊的容錯需求;提出了網格系統(tǒng)容錯管理策略,建立了包括故障檢測、故障處理、請求代理等模塊的容錯管理架構,并給出了容錯管理策略的運行流程。
　　 ②針對已有故障檢測算法不能有效滿足網格系統(tǒng)中多個進程間的故障檢測需求的問題,提出了一種動態(tài)可擴展的網格故障檢測算法。根據網格系統(tǒng)的特點,提出了基于小世界的網格系統(tǒng)架構和動態(tài)故障檢測模型;結合心跳策略和“小樣本”灰色預測模型,設計了一種動態(tài)心跳機制,提出了網格系統(tǒng)動態(tài)故障檢

4、測算法;在此基礎上,設計了層次式的故障檢測器體系結構。從準確性、完整性和可靠性等方面分析了故障檢測算法的性能。通過仿真驗證,其實驗結果表明該算法是正確、有效的,可用于網格環(huán)境下的故障檢測。
　　 ③針對網格系統(tǒng)檢測到故障發(fā)生時,如何根據不同應用需求選擇恰當的故障處理服務問題,提出了一種QoS約束的故障處理服務選擇算法。在分析網格故障處理的相關背景及需求基礎上,給出幾種常用故障處理技術的形式化定義,構建了可擴展的故障處理的QoS約

5、束模型;將基于QoS的故障處理服務選擇問題抽象為多目標決策問題,建立了基于信息熵的決策方法,并據此提出了QOS約束的故障處理服務選擇算法。通過算例分析,驗證了模型及算法的正確性和有效性。
　　 ④針對本文的故障檢測和處理研究,設計與實現了面向用戶作業(yè)級的容錯管理服務。介紹了系統(tǒng)實現支撐平臺CGSP的整體架構和管理流程;給出了容錯管理服務系統(tǒng)的設計原則,并對系統(tǒng)中核心的用戶代理服務、故障檢測服務、故障處理服務進行了設計與實現;最后