基于價格反饋機制的網格任務管理研究

1 引言
網格是繼萬維網之后出現的一種新型網絡計算平臺，它已成為信息技術領域的熱點研究課題。開發網格中，任務管理是網格計算系統與應用主體交互的關鍵紐帶，是網格研究基礎且核心的環節。但是現有的網格任務管理方法在充分、合理利用資源，較好地滿足網格用戶的任務要求，確保任務的服務質量上仍存在諸多問題，無法很好解決網格環境中資源的異構性、動態性和自治性，以及任務的多樣性和動態性所帶來的困難。本文依據網格任務管理的這些特點與問題。提出三組件三隊列式的分布式任務調度模型，T2DSM(Triple-component and Triple-queue Distributed Schedule Model)，并將經濟學中的價格調控機制應用于網格任務的調度策略之中，實現任務的合理調度與資源的科學分配。

2 網格任務調度難點分析
目前，網格任務調度主要存在以下問題與難點：
(1)任何一個網格調度器只針對一定范圍內的網格資源進行管理，無法面向所有網格資源；
(2)網格資源動態變化，資源信息的采集和組織對調度影響很大。
(3)網格中對各種資源的約束很多，有些是非線性的，要達到調度目標也很多，比如要求時間最少、代價最小、資源利用率最高等，有些目標會存在相互矛盾之處，對于這種多目標多約束的問題找到滿足所有約束和目標的全局最優解是很困難的。
(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。網格資源的復雜多樣。不同類型的資源展示不同性能特性，而且相同類型的資源由于共享等原因所展示的性能也隨時間變化。網格的調度需要建立隨時間變化的性能預測模型，充分利用網格的動態信息，表示網格性能的波動。
(5)網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交易等因素。后者是指網格的調度還必須考慮到如何協調網格用戶和具體資源提供者之間的利益，即如何使用戶所需要支付的開銷最小且使資源提供者獲得效益更大。

3 網格任務調度模型設計
T2DSM應用場景描述如下：每個站點包括許多節點，且每個節點都有一定量的存儲器。有些應用程序需要訪問許多數據(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格中的節點，用戶任務也提交到該節點。計算網格是由各種不同類型的被連接到局域網和／或廣域網的節點組成。應用程序在本地擁有必要的數據后才能開始被執行。當用戶請求執行程序時，調度器被啟用。圖1為T2DSM模型結構圖，描述整個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)。與廣域網某段相對應的GS負責被提交的任務應被送到具體的局域調度器。相反LS負責本地局域網的任務調度。整個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LS僅在其所在局域網中搜索資源信息，類似地。每個GS僅在其所負責的社區中處理資源信息。在相鄰GS節點間直接交換信息，非鄰居GS依靠鄰居GS間接通信。如果任務沒有被調度，調度器將會檢索資源、程序和用戶信息，然后激活其相應組件協同做出任務執行調度和數據復制的決定。每個調度器都有三個組件和三個隊列，其功能和關系描述如下：
(1)任務調度組件TSC利用特定算法，任務調度組件TSC(Task Scheduling Component)在有關資源和任務信息的基礎上做出調度決策，若有必要，將一些有關數據傳輸的指令消息傳送給數據傳輸組件DTC(Data Fransferring Compo-nent)。TSC保持活動狀態且會對提交任務隊列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放進已調度任務隊列STQ(Scheduled Task Queue)和指示其任務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，它就會把該任務交付給相關全局調度器的ATO并采用類似方法調度此任務，只是不能完成其調度，它就會把該任務請求傳送給相鄰全局調度器的TSC，并且這些TSC會采用類似的方法繼續下去直到完成任務調度。
(2)數據傳輸組件DTC能夠追蹤每一個數據集的本地有效分布情況，如果條件滿足，它就會為任務復制或者移動相應的數據集。
(3)價格反饋組件PFC根據完成任務的執行信息調整完成該任務所對應的各個資源節點價格參數信息。同時，對于在任務過程中沒能履行職責的資源節點進行相應懲罰，令其補償完成該任務的價格虧損。