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一种应用于网格计算环境的任务调度模式于 策 孙济洲 黄妍妍 李明楚



  摘要:提出了一种新的网格任务调度模式,针对网格计算资源有组织、松耦合、自治等特性,建立基于多层次虚拟组织形式的计算资源模型;根据网格环境中应用任务粗粒度、特定资源依赖等特点,建立了网格任务的描述模型;提出并实现了相应的子任务生成算法、任务初始调度算法及自动调整算法。设计实现了能够支持仿真及实际网格计算环境可扩展网格任务调度器,通过理论分析和仿真实验对算法的正确性、效果和效率进行了评价。
  关键词:网格计算;任务调度;任务调度模式;算法;调度器;仿真
  中图分类号:TP393文献标志码:A
  文章编号:1001-3695(2008)05-1500-04
  
  1网格计算中的任务调度问题
  
  网格计算[1]是分布式计算的一种,目的是为用户构建一个统一的、整合的、虚拟的计算资源,以实现跨组织的资源共享、管理与访问。网格所要实现的功能,远不止是数值科学计算,还包括各种形式的协同工作、业务流整合、数据信息共享与互操作等。要真正实现网格在现实生活中的应用,需要解决的技术问题还很多,如标准、安全、资源管理、任务调度、中间件设计与实现等。其中,网格计算的任务调度是一个至关重要的问题,网格环境中的管理程序需要运用合适的策略,协调多个用户之间对网格资源的合理使用,即将一组相关的任务调度到特定的计算资源上去执行,任务调度的策略和算法将直接影响到任务执行的效率以至成败。
  在传统的分布式计算领域,有很多比较成熟的任务调度理论与方法,如基于图论的调度算法、0-1规划策略、启发式调度算法、基于遗传算法和模拟退火算法的任务调度策略、启发式表调度算法等[2]。不过,这些算法的理论基础是高度抽象了的传统分布式计算环境以及任务模型,而网格计算的任务调度问题中计算资源和任务都具有其本身的特点,如计算资源的自治性、计算资源组织的自相似性、任务对特定计算资源的依赖性等。因而需要去探究更合适的任务调度模型,并在此基础之上设计并开发简单实用的调度算法,以尽量贴近特定的实际应用。各研究机构也已经提出了很多任务调度模式,如基于简单轮询方法、微观经济模型、各种经典非线性优化算法等,也有综合多种策略的模式。这些模式各有其优缺点,仍处于不断发展与完善的过程之中,同时人们也在努力探索新的任务调度模式,以期更高效地进行网络计算环境中的任务调度。
  
  本文提出了一种新的任务调度模式,充分考虑了网格计算环境本身虚拟化、分层次及自治的本质特征,以及网格任务的粗粒度、资源依赖、重复执行等特性。同时设计实现了一个可扩展的网格任务调度器,以验证并评价本文所提出的任务调度模式及相关算法。
  
  2网格任务调度模式
   ......
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