一種基于計算期望的網格資源管理模型

摘 要：在網格市場經濟資源管理模型的基礎上，設計一種基于計算期望的網格資源管理模型。該模型將用戶對資源屬性的具體要求抽象成為作業對資源的“計算期望”，并將其映射到相應的網格資源屬性，簡化用戶的操作，實現網格資源的負載均衡和網格資源靈活、高效的管理與調度。

關鍵詞：計算網格；計算期望；資源管理模型；資源調度算法

A Computing Expectation-based Grid Resource Management Model

HU Liang，FAN Xiaoguang，BAI henxing

(Engineering College，Air Force Engineering University，Xi′an，710038，China

Abstract：A computing expectation based grid resource management model is presented based on the theory of grid economy model.This model presented a mechanism of autonomous resource price fluctuation is put forward.Resource load balancing is implemented by the balancing of resource supply and demand which is reflected by the resource price fluctuation.The investigations for grid resource management in this paper achieve the load balance of grid resource，simplify the operation of grid user and implement the flexible and efficient management and schedule of grid resource.

eywords：computational grid;computing expectation;recourse management model;arithmetic of resource scheduling

隨著技術的進步和人類需求的發展，越來越多的應用領域離不開高性能計算。 網格正在逐漸成為下一代高性能計算的基礎架構。在分布式環境中，資源在對不同的用戶在不同的時間有著不同的可用性和代價，優先權和目標也隨時間變化。在這樣一個分布的環境里，資源管理和應用程序調度必須具有較強的自適應性，才可以滿足資源的可用性和用戶要求的動態變化。同時它們還必須提供可擴展的、可控的、可量測的以及容易實施的管理調度策略。

網格資源管理模型根據用戶對計算資源的要求來進行資源調度，可以更好地利用資源。但是在一個龐大的計算環境中，所有的用戶都更傾向于更強的運算能力和更豐富的資源，而這將導致資源的不合理分配。基于市場經濟的網格資源管理模型通過經濟學原理，設定適合的市場規則和價格策略能較好地解決這個問題^［1］。本文在在市場經濟模型的基礎上，設計了一種基于計算期望的網格資源管理模型。該模型通過計算期望來描述用戶的計算任務，并對其進行抽象和量化，為實現靈活高效的資源管理和調度提供了基礎；在網格市場的資源交易中采用可變價格策略，使網格資源價格根據網格內資源的交易情況上下浮動，反映了網格內的資源供求關系，并實現自適應的負載均衡。

1 模型的結構

基于計算期望的網格資源管理模型(簡稱計算期望模型，主要由計算期望分析器、資源管理交易器、本地市場信息服務模塊、安全認證模塊、作業管理器、網格信息轉發器等部分組成^［2］。模型基本框架如圖1所示。

分析器負責將用戶提出的“計算期望”轉換成對計算資源屬性相應的描述。用戶在提交作業時，只需要對其作業運行的計算期望，以及保證作業正常運行所需要的最小資源需求進行描述。例如指定“最小作業計算費用”，“最短作業計算時間”等。記網格中資源的價格為P，計算期望分析器將用戶計算任務的計算期望轉換為對資源R和價格P的描述，并把任務對資源的需求描述提交到資源管理交易器。在保證作業運行所需最小資源的基礎上，盡量滿足用戶的計算期望。，

資源管理交易器負責本地計算資源的管理與調度，處理本地資源在網格市場中相關的交易事宜，并周期性地更新本地市場信息服務模塊中關于本地計算資源與價格的信息，是本模型中的核心組件^［3］。

2 網格資源價格策略

根據市場經濟原則，各自治域內的資源管理交易器應當能夠獨立地調整本自治域內計算資源的價格^［4］。通過價格反映市場的供求關系，實現負載均衡。在本模型中，各計算資源根據自身被使用的狀況實現其價格的自主決策。

對于自治域內每個獨立的計算資源，R_i，由其資源提供者設定各自的漲價影響因子a_i與降價影響因子b_i。，資源評估參數的定義如式(1所示：