网格计算中任务调度算法的研究与实现

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网格计算技术是目前国际计算机界的热门研究领域。网格是以资源共享为目的,支持对各种资源的远程和并发访问,利用互联网把地理上广泛分布的各种资源连成的一个具有单一系统镜像的高性能计算和信息服务环境。由于网格中的资源具有分布性、动态性、多样性,自治性以及管理的多重性等特征,所以网格环境下如何对任务进行调度以满足用户的需求是一个极具挑战的问题。任务调度技术是网格核心服务之一。网格任务调度以一定的优化目标为指导,解决如何合理地将任务映射到网格资源上,并将任务调度到资源上运行的问题。一个良好的调度策略能高效地协调和分配网格资源,使资源利用率较高,并有效降低网格计算的总执行时间和总耗费,从而使网格达到最佳性能。论文重点研究了以下三方面的内容:(1)深入研究了三种网格体系结构,并分析了三者的区别,同时介绍了典型的网格资源管理模型和资源管理系统。(2)详细探讨了几种经典任务调度算法,并重点阐述了Min-Min算法。Min-Min算法是最基础的启发式调度算法之一,该算法的思想是尽可能把每一个任务分配给最早可用且执行最快的机器,算法的不足在于会导致负载不均衡,资源利用率低和较高的总执行时间。针对该算法的不足本文提出了基于任务优先级的Min-Min算法,算法首先将需调度的任务列表按任务长度降序排序,并平均分为若干段,其中长任务段具有较高的优先级,首先被调度到处理能力强的资源上,而短任务段被分配到处理能力相对差的资源上,这样会使任务总的执行时间缩短。(3)由于搭建一个实际的网格测试床即费时又昂贵,而且需要各种各样的资源,而资源又是动态变化的等多方面的原因,所以使用实际网格系统验证调度算法的有效性和性能是比较困难的,一般会采用网格模拟器来完成这一工作,所以文章中还详细分析了几种常用的网格模拟器,重点介绍了GridSim这一仿真工具,并阐述了它的体系结构和它提供的三种基于经济模型的调度算法。最后借助GridSim工具箱,使用Java语言设计了Min-Min算法和改进后的Min-Min算法,并对两种算法的性能进行了比较。实验结果证明,对于大规模任务调度,本文提出的基于任务优先级的Min-Min算法在具有真实网格平台特征的模型中是可行的,并且在不增加额外开销的情况下,降低了任务总执行时间。
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