基于價(jià)格反饋機制的網(wǎng)格任務(wù)管理研究

1 引言
網(wǎng)格是繼萬(wàn)維網(wǎng)之后出現的一種新型網(wǎng)絡(luò )計算平臺，它已成為信息技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題。開(kāi)發(fā)網(wǎng)格中，任務(wù)管理是網(wǎng)格計算系統與應用主體交互的關(guān)鍵紐帶，是網(wǎng)格研究基礎且核心的環(huán)節。但是現有的網(wǎng)格任務(wù)管理方法在充分、合理利用資源，較好地滿(mǎn)足網(wǎng)格用戶(hù)的任務(wù)要求，確保任務(wù)的服務(wù)質(zhì)量上仍存在諸多問(wèn)題，無(wú)法很好解決網(wǎng)格環(huán)境中資源的異構性、動(dòng)態(tài)性和自治性，以及任務(wù)的多樣性和動(dòng)態(tài)性所帶來(lái)的困難。本文依據網(wǎng)格任務(wù)管理的這些特點(diǎn)與問(wèn)題。提出三組件三隊列式的分布式任務(wù)調度模型，T2DSM(Triple-component and Triple-queue Distributed Schedule Model)，并將經(jīng)濟學(xué)中的價(jià)格調控機制應用于網(wǎng)格任務(wù)的調度策略之中，實(shí)現任務(wù)的合理調度與資源的科學(xué)分配。

2 網(wǎng)格任務(wù)調度難點(diǎn)分析
目前，網(wǎng)格任務(wù)調度主要存在以下問(wèn)題與難點(diǎn)：
(1)任何一個(gè)網(wǎng)格調度器只針對一定范圍內的網(wǎng)格資源進(jìn)行管理，無(wú)法面向所有網(wǎng)格資源；
(2)網(wǎng)格資源動(dòng)態(tài)變化，資源信息的采集和組織對調度影響很大。
(3)網(wǎng)格中對各種資源的約束很多，有些是非線(xiàn)性的，要達到調度目標也很多，比如要求時(shí)間最少、代價(jià)最小、資源利用率最高等，有些目標會(huì )存在相互矛盾之處，對于這種多目標多約束的問(wèn)題找到滿(mǎn)足所有約束和目標的全局最優(yōu)解是很困難的。
(4)由于其他應用引起的資源競爭對性能影響很大，而且出現頻率較高。網(wǎng)格資源的復雜多樣。不同類(lèi)型的資源展示不同性能特性，而且相同類(lèi)型的資源由于共享等原因所展示的性能也隨時(shí)間變化。網(wǎng)格的調度需要建立隨時(shí)間變化的性能預測模型，充分利用網(wǎng)格的動(dòng)態(tài)信息，表示網(wǎng)格性能的波動(dòng)。
(5)網(wǎng)格的調度必須考慮到資源的多種管理屬性以及調用資源所設計的商業(yè)交易等因素。后者是指網(wǎng)格的調度還必須考慮到如何協(xié)調網(wǎng)格用戶(hù)和具體資源提供者之間的利益，即如何使用戶(hù)所需要支付的開(kāi)銷(xiāo)最小且使資源提供者獲得效益更大。

3 網(wǎng)格任務(wù)調度模型設計
T2DSM應用場(chǎng)景描述如下：每個(gè)站點(diǎn)包括許多節點(diǎn)，且每個(gè)節點(diǎn)都有一定量的存儲器。有些應用程序需要訪(fǎng)問(wèn)許多數據(數據密集型)，且可能是可并行的。一定量的數據首先被輸入到計算網(wǎng)格中的節點(diǎn)，用戶(hù)任務(wù)也提交到該節點(diǎn)。計算網(wǎng)格是由各種不同類(lèi)型的被連接到局域網(wǎng)和／或廣域網(wǎng)的節點(diǎn)組成。應用程序在本地擁有必要的數據后才能開(kāi)始被執行。當用戶(hù)請求執行程序時(shí)，調度器被啟用。圖1為T(mén)2DSM模型結構圖，描述整個(gè)T2DSM以及調度器內主要組件和調度器間的互相作用。

這里調度器分為兩級，頂級是全局調度器GS(Clobal Scheduler)，下級是局域調度器Ls(Local Scheduler)。與廣域網(wǎng)某段相對應的GS負責被提交的任務(wù)應被送到具體的局域調度器。相反LS負責本地局域網(wǎng)的任務(wù)調度。整個(gè)調度模型采用一種基于非直接全互連通信方式的非集中式結構一分布式結構。每個(gè)LS僅在其所在局域網(wǎng)中搜索資源信息，類(lèi)似地。每個(gè)GS僅在其所負責的社區中處理資源信息。在相鄰GS節點(diǎn)間直接交換信息，非鄰居GS依靠鄰居GS間接通信。如果任務(wù)沒(méi)有被調度，調度器將會(huì )檢索資源、程序和用戶(hù)信息，然后激活其相應組件協(xié)同做出任務(wù)執行調度和數據復制的決定。每個(gè)調度器都有三個(gè)組件和三個(gè)隊列，其功能和關(guān)系描述如下：
(1)任務(wù)調度組件TSC利用特定算法，任務(wù)調度組件TSC(Task Scheduling Component)在有關(guān)資源和任務(wù)信息的基礎上做出調度決策，若有必要，將一些有關(guān)數據傳輸的指令消息傳送給數據傳輸組件DTC(Data Fransferring Compo-nent)。TSC保持活動(dòng)狀態(tài)且會(huì )對提交任務(wù)隊列ATQ(Arrived Task Queue)中的所有人物制定調度策略，然后將已被調度的任務(wù)放進(jìn)已調度任務(wù)隊列STQ(Scheduled Task Queue)和指示其任務(wù)在被選擇的資源上執行。假如局域調度器的。TSC不能給出“最好的”調度，它就會(huì )把該任務(wù)交付給相關(guān)全局調度器的ATO并采用類(lèi)似方法調度此任務(wù)，只是不能完成其調度，它就會(huì )把該任務(wù)請求傳送給相鄰全局調度器的TSC，并且這些TSC會(huì )采用類(lèi)似的方法繼續下去直到完成任務(wù)調度。
(2)數據傳輸組件DTC能夠追蹤每一個(gè)數據集的本地有效分布情況，如果條件滿(mǎn)足，它就會(huì )為任務(wù)復制或者移動(dòng)相應的數據集。
(3)價(jià)格反饋組件PFC根據完成任務(wù)的執行信息調整完成該任務(wù)所對應的各個(gè)資源節點(diǎn)價(jià)格參數信息。同時(shí)，對于在任務(wù)過(guò)程中沒(méi)能履行職責的資源節點(diǎn)進(jìn)行相應懲罰，令其補償完成該任務(wù)的價(jià)格虧損。