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前言1

第1章 网格计算及其任务管理概述1

1.1 网格计算简介1

1.1.1 网格计算的概念和意义1

1.1.2 网格计算的发展过程与趋势3

1.1.3 国内外的网格计算项目简介5

1.1.4 网格体系结构8

1.1.5 网格计算面临的挑战和关键技术12

1.2 网格计算中任务管理研究的重要性13

1.2.1 网格中任务管理研究的基础性13

1.2.2 网格中任务管理研究的迫切性14

1.3 网格计算中任务管理概述14

1.3.1 网格任务管理相关概念14

1.3.2 网格计算任务管理的目标和任务15

1.3.3 网格计算任务管理的要点16

1.3.4 与其他任务管理系统的差异17

1.4 计算网格中任务管理研究的其他问题说明18

1.4.1 网格任务管理研究的环境对象选择18

1.4.2 计算网格中任务管理研究的现实驱动19

1.5 本章小结19

第2章 网格任务管理系统体系结构21

2.1 网格任务管理系统类型21

2.2 服务的网格计算环境22

2.3 任务管理系统的体系结构24

2.3.1 任务管理系统的总体结构概要24

2.3.2 任务管理系统的基本功能模块26

2.3.3 任务管理系统的辅助功能模块28

2.4 任务启动与执行部件29

2.5 任务执行流程30

2.6 任务的存储结构32

2.7 本章小结35

第3章 网格任务调度模型D3SM及其适宜调度策略36

3.1 网格任务调度概述36

3.2 任务与数据一致调度的背景39

3.3 网格任务调度模型和策略40

3.3.1 网格任务调度模型40

3.3.2 网格任务调度策略40

3.4 D3SM调度模型43

3.5 协同一致调度策略及其性能分析45

3.5.1 协同一致调度策略假定45

3.5.2 调度策略一致化方式46

3.5.3 调度策略描述46

3.5.4 性能分析48

3.6 重叠调度策略及其性能分析49

3.6.1 重叠调度策略假定49

3.6.2 重叠策略描述50

3.6.3 相依性并行任务提前数据传输机制的实现51

3.6.4 性能分析52

3.7 实验54

3.8 本章小结55

第4章 三个启发式任务调度算法57

4.1 启发式任务调度算法概述57

4.2 基于DAG的相依性任务调度算法XCIGS60

4.2.1 CIGS算法60

4.2.2 XCIGS调度的假定与术语定义62

4.2.3 XCIGS算法64

4.2.4 实验67

4.2.5 算法评析68

4.3 启发式贪心调度算法HGSA68

4.3.1 问题描述68

4.3.2 算法HGSA描述71

4.3.3 实验73

4.3.4 算法评析75

4.4 无线网格中关注资源间歇性和能耗的分层调度算法77

4.4.1 无线网格任务调度现状与挑战77

4.4.2 基于代理的分层调度模型78

4.4.3 无线网格任务调度算法79

4.4.4 模拟实验81

4.4.5 算法评析82

4.5 本章小结83

第5章 MMS：分布式层次化的网格任务监控体系85

5.1 问题描述85

5.1.1 网格监控系统的意义85

5.1.2 网格监控系统的需求86

5.1.3 网格环境中的监控对象87

5.1.4 MMS拟解决的问题88

5.2 网格监控系统研究现状88

5.3 MMS体系结构89

5.3.1 GMA简介90

5.3.2 MMS体系结构91

5.4 MMS有关问题的解决方法92

5.4.1 利用MMS监控任务93

5.4.2 任务与其进程间的映射94

5.4.3 监控部件的启动95

5.4.4 MMS系统中的安全问题96

5.4.5 并行应用程序性能分析96

5.5 监控文件操作的实验及分析98

5.6 本章小结100

第6章 CBPP：基于案例及BP神经网络的网格并行任务性能预测101

6.1 问题描述与分析101

6.1.1 任务执行时间预测的意义101

6.1.2 主要预测方法102

6.1.3 使用历史信息预测的参考研究102

6.1.4 预测对象分析104

6.2 网格环境中并行任务执行时间预测方法104

6.2.1 并行任务执行时间影响因素分析105

6.2.2 CBPP预测算法106

6.2.3 基于案例预测108

6.2.4 利用BP神经网络预测110

6.3 实验分析113

6.3.1 增加特征模板的实验113

6.3.2 特征模板一的两种预测类型的对比实验114

6.3.3 基于案例预测与神经网络预测方法的对比实验115

6.3.4 CBPP算法的实验117

6.4 本章小结118

第7章 基于D3SM调度模型的负载平衡和容错技术119

7.1 网格中的负载平衡与容错概述119

7.2 网格负载平衡与容错解决策略120

7.3 术语定义及其功能121

7.4 扩展的D3SM调度模型及其平衡容错原理122

7.5 基于智能代理的平衡和容错机制125

7.5.1 平衡代理的工作实施125

7.5.2 代理间通信机制126

7.6 模拟实验及其结果分析127

7.7 本章小结129

第8章 调度级的网格不确定性对策及服务质量操控130

8.1 网格的不确定性和服务质量130

8.2 网格不确定性与服务质量解决方案分析131

8.3 基于D3SM模型的网格不确定性对策132

8.3.1 D3SM模型的扩展及其对策方案132

8.3.2 全局调度器的调度修订134

8.3.3 次序调度的动态调整138

8.3.4 三种应对资源不确定性方法140

8.4 可视化服务质量操控143

8.4.1 调度中的综合服务质量模型143

8.4.2 可视化调度框架145

8.4.3 可视化调度的实现146

8.5 后调度机制147

8.6 本章小结147

第9章 并行任务的访问与管理授权149

9.1 网格任务管理中的授权问题概述149

9.2 并行任务授权研究的目标与参考工作152

9.3 网格中间件中的授权现状153

9.4 并行化子任务级授权服务154

9.4.1 子任务级授权154

9.4.2 社区策略授权157

9.4.3 任务管理授权158

9.4.4 上下文感知授权159

9.5 实现机制161

9.5.1 规范扩展161

9.5.2 用户环境中功能模块实现163

9.5.3 底层系统的执行机制163

9.6 PSAS的相关考虑165

9.7 本章小结166

第10章 MASSIVE中网格任务管理系统的实现及应用实例167

10.1 MASSIVE中网格任务管理系统设计167

10.1.1 MASSIVE中任务管理的需求167

10.1.2 MASSIVE中任务管理体系及其功能设计169

10.2 MASSIVE中网格任务管理系统实现173

10.2.1 任务描述界面173

10.2.2 资源发现界面174

10.2.3 任务调度界面174

10.2.4 任务监控界面176

10.2.5 调度中的QoS操控界面176

10.3 应用实例与评价178

10.3.1 一个典型实例描述及其运行评价178

10.3.2 基于Monte Carlo高维积分运算简介183

10.3.3 岩石工程中的二维数值模拟简介184

10.3.4 固体力学中的三维数值模拟简介186

10.4 本章小结187

参考文献188

附录 计算网格中任务管理的实验环境—MASSIVE简介202