基于QoS的社区公共服务网格资源调度

D0I:10.13374/i.is8n1001053x.2001.05.026 第26卷第5期 北京科技大学学报 Vol.26 No.5 2004年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2004 基于Q0S的社区公共服务网格资源调度 刘丽杨杨 北京科技大学信息工程学院，北京100083 摘要社会资源的分布性、社区服务节点的动态性和社区服务的异构性，使得传统的基于 Wb的社区服务管理难以实现服务资源的全面共享，针对这些问题提出了基于开放网格服务 结构(OGSA)的虚拟社区服务网格体系结构，并给出随机高级Ptri网模型，以实现一个基于服 务质量(Q0S)的社区服务资源调度. 关键词虚拟社区；社区服务网格；体系结构；服务质量(QoS):随机高级Pti网 分类号TP393.01 随着internet的快速发展，基于互联网的社区 源市场配置机制有机地结合起来.依据普遍服务 公共服务己成为电子政务的重要组成部分.建立 原则，社区公共服务平台应包括公共服务、社会 社区公共服务平台可以使社区服务在资源、主 事业服务和商业服务.如政府政务、事务，家政服 体、对象诸方面进一步社会化，实现向集约型、网 务，物品配送，网上购物，紧急救助，咨询服务等 络型和开放型服务转变，有效整合政府资源、社 等.“社区服务”需要居民与服务提供者之间大规 会资源与社区资源，为市民提供高质量的服务， 模海量个性化互动信息沟通，消除服务需求在时 为政府提供决策支持， 间和空间及内容与质量上的不确定性，这是高质 网格计算"是近年来得到快速发展的广域网 量“社区服务”的基础 络计算技术，其研究目的就是实现基于网络的动 态的、异构的、分布的资源共享.由于网格能够实 2社区公共服务网格体系结构 现存储资源、数据资源、信息资源、设备资源等的 网格技术支持在动态虚拟组织中共享和一 全面共享，解决资源异构、分布和动态变化的问 致地使用不同的资源)，即使用地理上和组织上 题，因此利用网格技术实现社区公共服务资源管 分布的组件构建虚拟计算系统，并将这些虚拟计 理，具有较好的应用前景， 算系统充分地整合以获得期望的QoS.在网格 由于网格环境下各种资源广域分布，异构， 计算的研究领域，比较重要的网格体系结构有两 存在不同的存取模式，具有多个管理域，所以资 个：一个是Foster等在早些时候提出的五层沙漏 源的管理和调度十分复杂.本文重点研究了社区 结构：另一个是在以BM为代表的工业界的影响 网格资源管理的服务质量(QoS)控制，提出了随 下，考虑到Web技术的发展与影响，Foster等结合 机高级Petri网资源调度模型. Web服务提出的开放网格服务结构(Open Grid 1社区公共服务内容 Service Architecture,OGSA).与五层沙漏结构最 大的不同在于OGSA结构以“服务”为中心，从资 要使“网上社区服务”真正开展起来，必须使 源到服务，通过网格服务的虚拟化，可以将通用 “社区服务”的信息流、资金流、物流成为协调一 的服务语义和行为，无缝地映射到本地平台的基 致的整体，解决服务的“最后一公里的问题”，把 础设施上，使得分布式系统管理有了标准的接口 政府行政管理机制、社区民主自治机制、社会资 和行为，即建立针对信息内容的统一表示、转换 收稿日期2003-12-10刘丽女，35岁，博士研究生 机制以及同构访问. ★国家自然科学基金资助项目0No.90412012) 服务网格涉及到的关键技术包括：异构资源

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 邝 基于 的社 区公共服务网格资源调度 刘 丽 杨 扬 北 京科技大 学信 息工 程学 院 ， 北 京 摘 要 社 会 资源 的分布 性 、 社 区服 务节 点 的动 态性和 社 区服 务 的异 构性 ， 使得 传 统 的基 于 叭怎 的社 区 服 务管理 难 以实现服 务资源 的全 面 共 享 针 对 这 些 问题 提 出 了基 于 开 放 网格服 务 结构 的虚 拟 社 区服 务网格体系结构 ， 并给 出随机高级 网 模型 ， 以实现 一 个基 于 服 务质量 的社 区 服务 资源调 度 关键词 虚 拟 社 区 社 区 服 务 网格 体 系结 构 服 务质 量 随机 高级 网 分 类号 即 随着 的快 速 发展 ， 基 于互 联 网 的社 区 公共服 务 已 成 为 电子政 务 的重要 组 成 部 分 建立 社 区 公 共 服 务平 台可 以使 社 区 服 务 在 资源 、 主 体 、 对 象诸 方 面进 一 步社会 化 ， 实现 向集 约型 、 网 络 型和 开放 型服 务转 变 ， 有 效整 合 政 府 资源 、 社 会 资源 与社 区 资源 ， 为市 民提 供 高质 量 的服 务 ， 为政 府提 供 决 策 支 持 网格 计 算‘，，是近 年来得 到 快速 发展 的广 域 网 络 计 算技术 ， 其 研 究 目的就 是 实现 基 于 网络 的动 态 的 、 异 构 的 、 分布 的资源 共享 由于 网格 能够 实 现存储 资源 、 数据 资源 、 信 息 资源 、 设备 资源 等 的 全 面 共享 ， 解 决 资源 异 构 、 分 布 和动 态 变 化 的 问 题 ， 因此利用 网格 技术 实现 社 区公共服 务 资源 管 理 ， 具 有 较 好 的应 用 前 景 由于 网格 环 境下 各种 资源 广 域 分 布 ， 异 构 ， 存在 不 同的存 取 模 式 ， 具有 多个 管 理域 ， 所 以资 源 的管理 和 调度 十 分 复杂 本 文 重 点研 究 了社 区 网格 资源 管理 的服 务质 量 控 制 ， 提 出 了随 机 高级 网 资源 调度 模 型 源 市场 配 置机 制 有机地 结合起 来 依据 普遍服 务 原 则 ， 社 区 公 共 服 务平 台应 包 括 公共 服 务 、 社会 事业服 务和 商业 服 务 如政府 政 务 、 事 务 ， 家政 服 务 ， 物 品配 送 ， 网上 购 物 ， 紧 急救助 ， 咨询服 务 等 等 “ 社 区 服 务 ” 需要居 民与服 务提 供 者之 间大规 模海 量 个 性 化互 动 信息沟 通 ， 消 除服 务需求在 时 间和 空 间及 内容 与质 量 上 的不确定性 ， 这 是 高质 量 “ 社 区 服 务 ” 的基 础 社 区 公 共服 务 内容 要 使 “ 网上 社 区 服 务 ” 真 正 开展 起 来 ， 必 须使 “ 社 区 服 务 ” 的信 息 流 、 资金 流 、 物 流 成 为协 调 一 致 的整 体 ， 解 决服 务 的 “ 最 后 一 公 里 的 问题 ” ， 把 政 府行 政 管理 机制 、 社 区 民主 自治机制 、 社会 资 收稿 日期 一 一 刘 丽 女 ， 岁 ， 博 士 研 究生 国家 自然科学基 金 资助项 目困 。 乡 社 区公 共 服 务 网 格体 系 结构 网 格 技 术 支 持 在 动 态 虚 拟 组 织 中共 享 和 一 致地 使用 不 同的 资源‘圳 ， 即使用 地 理 上和 组织 上 分布 的组件 构建虚 拟 计 算系统 ， 并将这 些虚 拟 计 算 系 统 充 分 地 整 合 以获 得 期 望 的 在 网格 计 算 的研 究领 域 ， 比较 重 要 的 网格 体系结构有两 个件， 一个 是 等在 早些 时候提 出 的五层 沙漏 结构 另一个 是在 以 为代 表 的工 业 界 的影 响 下 ， 考 虑 到 技 术 的发 展 与 影 响 ， 等 结合 七 服 务 提 出 的 开放 网格 服 务结 构 户 ， 「，， 与 五层 沙 漏 结构 最 大 的不 同在 于 结 构 以 “ 服 务 ” 为 中心 ， 从 资 源 到服 务 ， 通 过 网格 服 务 的虚 拟 化 ， 可 以将 通 用 的服 务语 义和行 为 ， 无缝地 映射 到本 地 平 台 的基 础 设施 上 ， 使得分布 式系统 管理 有 了标 准 的接 口 和行 为 ， 即建立 针 对 信 息 内容 的统 一表 示 、 转 换 机 制 以及 同构 访 问 服 务 网格涉 及 到 的关键技 术包 括 异 构 资源 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．05．026

VoL.26 No.5 刘丽等：基于Q0S的杜区公共服务网格资源调度 ◆561· 的同构访问，服务信息和内容的加工和分发，提 3 社区服务网格资源管理的QoS 供有效的服务内容管理、实现资源信息的定位和 描述以及资源访问和整合的中间件实现， 保障 OGSA的网格服务将网格技术和Web服务技 社区服务网格中，如何从企业系统、服务提 术相结合，提供一套定义接口和遵循一定规范的 供者系统和用户系统上获取资源，如何能及时有 Wb服务，.接口解决发现、动态服务创建、生命 效地响应用户请求，如何能实时地获得服务实例 周期管理、通知和可管理性等问题：规范解决命 运行状态以及如何保证用户应用的服务质量，并 名和可升级能力的问题.OGSA将所有事务都表 进行动态组合的服务质量保障成了本质问题.社 示成一个网格服务：遵循一套规范并支持为了实 区服务网格的功能与性能评价将不只是采用传 现生命周期管理等类似目的而制定的标准接口 统计算机的评价标准（如速度、加速比、性价比 的Web服务，OGSA不同的功能是由不同网格服 等)，而以用户满意度为目标，用服务质量来衡 务的接口实现的，其中，网格服务是OGSA服务 量.QoS控制技术作为网络的核心技术之一，多 接口中惟一必需的服务，在网格服务接口内定义 年来一直是分组交换网络中研究与开发的热点 一个标准的wSDL操作Find Service Data,用于发 问题.QoS控制的基本目标是为用户应用提供性 现服务信息.网格服务通过注册服务的Registry 能保证和服务区分，所谓性能保证是指对用户提 Service接口实现该服务的注册，注册服务为每个 出的吞吐量、延迟等具体性能指标提供保证，而 网格服务分配一个网格服务句柄(Grid Service 服务区分是指根据不同应用的需求为其提供不 Handle,GsH),GSH中并不包含服务的详细信息， 同的服务， 用户在调用服务前，一个名为Handle Resolver的 随着社区网格的广泛扩展，服务质量将变成 服务会对用户提交的GSH进行解析，并通过Find 衡量社区服务网格是否成功的重要因素.每个服 Service Date以访问到该服务的详细信息，这些信 务任务会占用若干不同的资源，一个资源同时可 息被称为网格服务引用(Grid Service Reference, 能被多个服务任务共享，因此服务资源调度机制 GSR).图1是对网格服务的简单描述， 发挥着重要作用，下面给出随机高级Petri网模 型，满足资源调度的QoS保障， 服务数据的访问 CridService其他接口 显示撤消 (必需的) 标准接口 (可选的)← 软状态生命周期 ·通知 4 资源调度的随机高级Petri网模 ·授权 ·服务创建 型 绑定特性 服务数服务数 服务数 据元素据元素 据元素 ·服务注册 ·可靠激活 ·管理 Petri网是对信息处理系统进行描述和建模 ·认证 ·并发 的数学工具之一.Petri网的主要特性包括并行 实现 面向特别 性、不确定性、异步，以及对分布式系统的描述能 应用的接口 力和分析能力.一个Peti网的结构元素包括位置 (place)、变迁(transition)和弧(arc),位置用于描 运行环境 "C",J2EE,NET… 述可能的系统局部状态（条件或状况），变迁用于 描述修改系统状态的事件，弧描述局部状态和事 图1网格服务示意图 件之间的关系.标记(token)是包含在位置中的一 Fig.1 Grid Service sketch map 种标志，用来描述Petri网的状态，即用它们在位 基于OGSA的社区服务网格以提供社区公共 置中的动态变化来表示系统的不同状态 服务为核心，采用WSDL作为服务内容的描述语 随机高级Petri网模型(SHLPN)中，任务的到 言，社区服务接口包括Find Service Data,Set Termi- 达和接受服务可由时间变迁来表示，到达和服务 nation Time,Registry Service,Create Service,Find 的速率与系统的状态相关：任务进入缓冲队列和 By Handle等，通过访问这些接口实现社区服务 共享互斥区由瞬时变迁表示，不占用处理时间， 内容的查询、发现、启动、生存期管理和服务的 并可联系随机开关（即实施概率）.瞬时变迁比时 终止， 间变迁有更高的实施优先级.缓冲队列由位置来

一 一 刘 丽 等 基 于 的杜 区 公 共 服 务 网 格 资 源 调 度 的 同构访 问 ， 服 务信 息和 内容 的加 工 和 分 发 ， 提 供 有 效 的服 务 内容 管 理 、 实现 资源 信 息 的定位 和 描 述 以及 资源 访 问和 整 合 的 中 间件 实现 的 网格 服 务将 网格 技 术 和 七 服 务技 术 相 结 合 ，提 供 一 套 定 义 接 口 和 遵 循 一 定 规 范 的 七 服 务 〔 ， 接 口 解 决 发 现 、 动 态 服 务创 建 、 生 命 周 期 管 理 、 通 知 和 可 管理 性 等 问题 规 范解 决命 名 和 可 升 级 能 力 的 问题 将 所 有 事 务 都 表 示成 一 个 网格服 务 遵 循 一 套规 范 并支持 为 了实 现 生 命 周 期 管 理 等 类 似 目的 而 制 定 的标 准 接 口 的 七 服 务 不 同 的功 能 是 由不 同 网 格 服 务 的接 口 实现 的 ， 其 中 ， 网格 服 务 是 服 务 接 口 中惟一 必 需 的服 务 ， 在 网格 服 务接 口 内定义 一 个 标 准 的 操 作 ， 用 于 发 现 服 务信 息 网格 服 务通 过 注 册 服 务 的 接 口 实 现 该 服 务 的注 册 ， 注 册 服 务 为每个 网格 服 务 分 配 一 个 网 格 服 务 句 柄 ， ， 中并不包含 服 务 的详 细信 息 ， 用 户在 调 用 服 务前 ， 一 个 名 为 的 服 务会 对 用 户提 交 的 进 行 解 析 ， 并 通 过 以访 问到 该 服 务 的详 细 信 息 ， 这 些 信 息被 称 为 网格服 务 引 用 忧 ， 图 是对 网 格 服 务 的简 单 描 述 服务数据 的访 问 社 区 服 务 网格资 源 管理 的 保 障 社 区 服 务 网格 中 ， 如何 从 企 业 系统 、 服 务提 供 者 系统 和 用 户 系 统 上 获 取 资源 ， 如何 能及 时有 效 地 响应 用 户请 求 ， 如何 能实 时地 获得服 务 实例 运行 状态 以及 如 何 保证 用 户应用 的服 务质量 ， 并 进 行 动态 组 合 的服 务质 量 保 障成 了本 质 问题 社 区 服 务 网 格 的 功 能 与 性 能评 价 将 不 只 是采 用 传 统 计 算机 的评 价 标 准 如速 度 、 加速 比 、 性 价 比 等 ， 而 以用 户 满 意 度 为 目标 ， 用 服 务质 量 来衡 量 控 制 技术 阵，作 为 网 络 的核心 技 术之 一 ， 多 年 来 一 直 是 分 组 交 换 网络 中研 究 与 开 发 的热 点 问题 控 制 的基 本 目标 是 为用 户 应 用 提 供性 能保 证 和 服 务 区 分 ， 所 谓 性 能保 证 是指对用 户提 出 的吞 吐 量 、 延 迟 等具 体 性 能指 标 提 供 保 证 ， 而 服 务 区 分 是 指 根 据 不 同应 用 的 需 求 为其 提 供 不 同 的服 务 随着 社 区 网格 的广 泛 扩 展 ， 服 务质 量 将 变成 衡 量 社 区 服 务 网格 是否成 功 的重 要 因 素 每个 服 务任 务 会 占用 若 干 不 同 的资源 ， 一个 资源 同时可 能被 多个服 务任 务共 享 ， 因此服 务 资源 调度 机制 发 挥 着 重 要 作 用 下 面 给 出 随机 高 级 网模 型 ， 满足 资源 调 度 的 保 障 显示撤消 月加卜 必需的 其他接口 可选的 闷咬 软状态生命周期 绑定特性 · 可靠激活 。 认证 服务数 月及务数 据元素 据元素 实现 标准接 口 · 通知 · 授权 · 服务创建 “ 服务注册 · 管理 · 并发 面 向特别 应用的接 口 运行环境 ” ” ， ， · ’ ‘ 图 网格 服 务 示 意 图 · 奴 皿 基 于 的社 区 服 务 网格 以提供 社 区 公共 服 务 为核 心 ， 采 用 作 为服 务 内容 的描 述 语 言 ， 社 区 服 务接 口 包 括 ， ， 甸 ， ， 等 ， 通 过 访 问这 些 接 口 实现 社 区 服 务 内容 的查 询 、 发 现 、 启 动 、 生 存 期 管理 和 服 务 的 终止 资 源 调 度 的 随机 高级 网 模 型 网’目是对 信 息 处 理 系 统 进 行 描 述 和 建 模 的数 学 工 具 之 一 ， 网 的主 要 特 性 包 括 并行 性 、 不 确 定 性 、 异 步 ， 以及 对 分布 式系统 的描述 能 力和 分 析 能力 一个 网 的结 构元 素包 括 位 置 、 变迁 和 弧 位 置 用 于描 述 可 能 的系 统 局 部状 态 条件 或状 况 ， 变 迁 用 于 描 述 修 改系 统状 态 的事件 ， 弧描 述 局 部状 态 和 事 件 之 间 的关 系 标 记 是 包 含在位 置 中的一 种 标 志 ， 用 来 描 述 网 的状 态 ， 即用 它 们 在 位 置 中 的动 态 变 化 来 表 示 系 统 的不 同状 态 随机 高 级 网模 型 中 ， 任 务的到 达 和 接 受服 务可 由时 间变 迁 来表 示 ， 到达和 服 务 的速 率 与 系统 的状 态 相 关 任 务进 入 缓 冲 队列 和 共 享 互 斥 区 由瞬 时变 迁 表 示 ， 不 占用 处 理 时 间 ， 并 可 联 系 随机 开 关 即 实施 概 率 瞬 时变 迁 比时 间变迁 有更 高 的实施优 先 级 缓 冲 队列 由位 置 来

·562· 北京科技大学学报 2004年第5期 表示，它们的占有程度由位置的标识(marking)表 队列，它的容量限定为b.s表示资源j的变迁，它 示.允许变迁的实施条件用变迁的可实施谓词规 的实施速率为4，实施速率表现为资源的处理能 定，当谓词条件不能满足时，变迁不能实施.模型 力.它对任务，的服务时间表达为r4,任务r既代 中的标记表示请求或资源，不同类型的请求或资 表了任务类型，又表示了服务时间要求的权重， 源使用不同颜色的标记表示， 变迁4可以联系各种各样的可实施谓词和随 本文中使用随机高级Peti网对社区公共服 机开关，它们取决资源调度方案的选取，考虑如 务网格体系中的资源调度建立模型，首先假设所 下三种资源调度方案的模型设计： 考虑的社区服务网格环境可接受类任务请求， (I)轮转(Round-Robin,RR)方案.在这种方案 即任务具有n个优先级（每一类就是一个优先 中，用户任务循环分配给所发现资源集合中的一 级)，在资源发现阶段可查找到m个可用资源. 个资源，亦即，该资源集合中的每一个资源获得 资源调度算法描述中所定义的符号如下 任务的机会均等，这种方案既没有考虑每个资源 (1≤j≤m): 的队列状态，也没有考虑任务的服务时间. (1)系统包含m个在资源发现阶段查找到的 变迁d的可实施谓词y表示为M(g水b.变 资源，接受n类任务.其中，第i类请求记作r,第 迁d的随机开关(Mq)表示为： j个资源记作S. (2)每个服务器包含一个缓冲队列.S的队列 &Mg》=RR(M if jErr(M 1 0, otherwise 由标识符9表示，其缓冲空间的容量为b 其中，RR(0={Mqb}. (3)任一类任务的到达为泊松(Poisson)过程. (2)最少任务优先(Least Job First,LJF).这种 任务r,到达速率为，r可以被分配到m个资源队 方案选择当前资源集合中任务最少的资源作为 列中的任一队列.当所有接纳任务的m个队列容 到达任务的分配目的地，亦即，集合中只有等待 量都满时，任务的到达过程中断. 队列最短的资源才有获得任务的机会， (4)每个服务器服务不同请求可有不同的服 变迁d的可实施谓词y表示为：Mq水b,人 务时间.$的服务速率为4，服务速率是独立的、 (for Vk+j,(Mg)sMgV(Mg)=b).变迁d,的随 指数分布的.图2给出了网格资源调度方案的随 机开关g(Mq》表示为： 机高级Petri网模型 8Mg》=iFwo研，if jELJF(w 0, otherwise 其中，LJF(0={4Mq)=min(Mq),Mq),,Mq)》 and Mq)<b). (3)最小期望等待时间(Shortest Expected De- lay,SED).这种方案选择具有最小期望等待时间 的资源作为到达任务的分配目的地.定义： 图2随机高级Petri网资源调度模型 f(k)-EMq.r)x(r/u.) Fig.2 Scheduling model of stochastic high-level petri net 变迁d的可实施谓词y表示为Mg)bA(for 在图2的SHLPN模型中，变迁和位置的含义 k*j,(U)sf)V(Mg=b).变迁4的随机开 描述如下(1s≤m,1≤isn):c,表示i类任务r,到来 关gMq》表示为： 的时间变迁，它有实施速率.变迁c所联系的可 实施谓词表示为： 8Mg》=ISED0 if jESED(M 0, otherwise 乞MqKb, 其中，SED(M0={Mfk)=min(f1),f2),,f八m)and f表示判断的位置，它瞬时保留到来的任务， Mq)<b:). 根据d联系的可实施谓词或随机开关以决定到 RR不考虑请求的类型及QoS需求，方案最简 来的任务放入哪一个资源等待队列.d表示分配 单，具有良好的公平性能，每一个资源获得任务 执行的瞬时变迁，分配方案可由其所联系的可实 的机会均等.但不支持高优先级请求的Q0S要 施谓词和随机开关表示.9表示资源j接收任务的 求；既没有考虑每种资源的队列状态，也没有考虑

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 表 示 ， 它们 的 占有 程 度 由位 置 的标 识 表 示 允许 变迁 的实施 条件用 变迁 的可 实施 谓 词规 定 ， 当谓 词条件 不 能满足 时 ， 变迁 不 能 实施 模 型 中的标 记表示 请求或 资源 ， 不 同类 型 的请 求或 资 源 使用 不 同颜 色 的标 记 表 示 本 文 中使用 随机 高 级 网对 社 区 公共 服 务 网格体 系 中的资源 调 度建立模 型 ， 首 先假 设 所 考 虑 的社 区 服 务 网格环 境 可 接 受 类 任 务请 求 ， 即任 务具 有 个优 先 级 每一 类 就 是 一 个 优 先 级 ， 在 资源 发现 阶段 可 查 找 到 个 可 用 资源 资 源 调 度 算 法 描 述 中 所 定 义 的 符 号 如 下 习‘ 系 统包 含 个 在 资源 发现 阶段 查 找 到 的 资源 ， 接 受 类任 务 其 中 ， 第 类 请求 记 作乙， 第 个 资源 记 作衍 每 个 服 务器 包 含 一个缓冲 队列 匀的 队列 由标 识 符场表 示 ， 其 缓冲 空 间 的容量 为 任 一类 任 务 的到达 为 泊松 过程 任 务乙 到达 速 率 为凡 ， 乙可 以被 分配 到 个 资源 队 列 中 的任 一 队列 当所 有接 纳任 务 的 个 队列容 量 都满 时 ， 任 务 的到达 过程 中断 每个 服 务 器 服 务 不 同请 求 可 有 不 同的服 务时 间 的服 务速 率为肠 ， 服 务速 率 是 独 立 的 、 指 数 分布 的 图 给 出 了网格 资源 调 度 方 案 的随 机 高级 网 模 型 队列 ， 它 的容 量 限定 为 母表 示 资源 的变迁 ， 它 的实施 速 率 为肠 ， 实施速 率表 现 为资源 的处 理 能 力 它 对任 务乙 的服 务 时 间表 达 为乙俩 ， 任 务乙 既代 表 了任 务类 型 ， 又 表 示 了服 务 时间要 求 的权 重 变迁可可 以联 系各种各样 的可 实施 谓词和 随 机 开 关 ， 它 们 取 决 资源 调度 方 案 的选 取 考 虑如 下三 种 资源 调 度 方案 的模 型 设计 轮转 一 ， 方 案 在 这 种方 案 中 ， 用 户任 务循环 分 配给 所 发现 资源 集合 中的一 个 资源 ， 亦 即 ， 该 资源 集合 中的每一 个 资源 获得 任 务 的机会 均 等 这 种方 案 既没有考虑每个 资源 的 队列 状 态 ， 也 没 有考 虑 任 务 的服 务 时 间 变迁 诱的可 实施 谓 词 另 表 示 为 斌场 变 迁礴的 随机 开 关 以斌妇 表 示 为 婀 。 一 谕 ， ， ， 任 动 刃 其 中 夕 动 二 川斌妇 瓦 最 少任 务优 先 ， 这种 方 案选 择 当前 资源 集 合 中任 务 最 少 的 资源 作 为 到达 任 务 的分 配 目的地 ， 亦 即 ， 集 合 中只 有 等待 队列最 短 的 资源 才 有 获得 任 务 的机 会 变 迁 踌的 可 实 施 谓 词 表 示 为 斌妇 九八 羊 ， 斌妇‘ 斌妇 域妇 二 变迁踌的随 机 开 关以域 表 示 为 。 一 谕 ，卜 ， 任 劝 刃 其 中 ， 侧 叫斌叮 斌叮 ， 斌叮 ，… ， 斌 。 斌 丹 最 小 期 望 等待 时 间 ， 这 种 方案选择 具有 最 小期 望等待 时间 的 资源 作 为到 达 任 务 的分配 目的地 定义 图 随机 高级 网资 源 调 度模型 妙一 在 图 的 模 型 中 ， 变迁 和 位 置 的含 义 描述 如 下 匀‘ ， 百‘ 。 表 示 类任 务 ‘ 到来 的 时 间变迁 ， 它有 实施速 率儿 变迁 所联 系 的可 实施 谓 词 表 示 为 一 务斌 ， ， 变 迁铸的 可 实 施 谓 词必 表 示 为斌亿 八 对 ， 口切 ‘ 八 斌妇 二 变 迁 铸 的 随 机 开 关以斌 表 示 为 · 卜 咖 ， “ · …网 ， 艺斌 ‘ 艺 ‘ 扮】 件 表 示判 断 的位 置 ， 它瞬 时保 留到来 的任 务 ， 根 据 联 系 的可 实施 谓 词 或 随机 开 关 以决 定 到 来 的任 务放 入 哪 一 个 资源 等待 队列 踌表 示 分配 执行 的瞬 时变迁 ， 分配 方 案可 由其所 联系 的可 实 施 谓词和 随机 开关表 示 表 示 资源少接收任务 的 其 中 ， 润 二 抓 ， ， … ， 斌妇 不考虑 请求 的类 型及 需求 ，方案最 简 单 ， 具 有 良好 的公 平 性 能 ， 每 一 个 资源 获得任 务 的机会 均等 但 不 支 持 高优 先 级 请 求 的 要 求 既没 有考虑 每种 资源 的队列状态 ，也没有考虑

Vol.26 No.5 刘丽等：基于Q0$的杜区公共服务网格资源调度 ·563· 请求的服务时间 性和动态性的特点，网格技术能够整合地理上分 LJF选择当前资源集合中任务最少的资源作 布的异构资源，为用户提供统一的服务查询和服 为到达任务的分配目的地，亦即，集合中只有等 务发现平台，因此，本文提出了一个基于网格开 待队列最短的资源才有获得任务的机会，实现了 放体系结构(OGSA)的社区服务管理模型，并且 一定程度上的负载均衡.但此方案仅考虑了资源 针对服务质量问题，给出随机高级Petri网资源调 请求等待队列的状态变化，而没有资源占用时间 度模型，基于OGSA的社区服务管理，是一种面 的影响. 向服务的模型，其优点是环境中的所有组件都是 SED选择具有最小期望等待时间的资源作 虚拟化的，通过提供一个所有社区服务实现基础 为到达任务的分配目的地，同时考虑了资源请求 的一致接口的核心集，分级的、更高级别的服务 等待队列的状态变化和资源占用的时间，因此具 的构建能够跨多个抽象层，以一种统一的方式进 有更好的性能，特别是在高负载时，更是如此. 行处理.文中给出的随机高级Petri网资源调度模 社区公共服务网格体系结构中的调度模型， 型可为网格资源管理与调度模型的建立和求解 应根据不同用户对服务资源的请求要求，提供不 提供一个新的、有效的途径. 同的策略，实现性能优化和服务区分，根据具体 参考文献 约束条件可采用轮转、最少任务优先、最小期望 1 Foster I,Kesselman C.The Grid:Blueprint for a New 等待时间的组合策略.不同的调度策略可以集成 Computing Infrastructure [M].Morgan Kaufmann Pub- 在一起，形成资源管理联合体，以完成不同的资 lishers,1999 源请求， 2 Foster I,Kesselman C,Nick J,et al.The Physiology of the 网格中的资源种类繁多，各种任务对资源的 Grid:An Open Grid Services Architecture for Distributed 要求也是各种各样，要达到的用户目标也很多， Systems Integration [A].Global Grid Forum,2002.http:// 比如要时间最少、代价最小、资源利用率最高等， www.globus.org/research/papers/ogsa.pdf 有些目标相互矛盾，对于这种多目标多约束的问 3 Foster I,Kesselman C,Tuecke S.The Anatomy of the 题找到满足所有约束和目标的全局最优解是很 Grid:Enabling Scalable Virtual Organizations [J].Int J 困难的.因此网格资源的调度系统需要应用不同 Supercomput Appl,2001,15(3):251 4都志辉，陈喻，刘鹏.网格计算M北京：清华大学 的策略处理不同的任务（资源请求），随机高级 出版社，2002 Petri网模型并行、并发、资源共享的描述特性以 5经典原，Stallings W.高速网络与因特网一性能与 及模型分解和压缩技术更适合于对系统资源管 服务质量（英文版·第2版）[M.北京：机械工业出 理、请求调度方案和系统模型的研究， 版社，2002.9 6林闯.计算机网络和计算机系统的性能评价.北京： 5 结束语 清华大学出版社，2001 社区服务环境中资源管理具有分布性、异构 Resource Scheduling of Community Service Grid Based on QoS LIU Li,YANG Yang Information Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The traditional web-based community service cannot realize resource sharing,as society resources are distributed and community services are dynamic and heterogeneous.This paper first presents a virtual commun- ity service architecture based on the Open Grid Service Architecture(OGSA).A stochastic high-level Petri net mod- el is given to realize the Quality of Service(QoS)based scheduling of community service resoures. KEY WORDS virtual community;community service grid;architecture;quality of service;stochastic high- level Petri net

】 刘 丽 等 基 于 的杜 区公 共 服 务 网 格 资 源 调 度 一 请 求 的服 务 时 间 选 择 当前 资源 集 合 中任 务 最 少 的资源 作 为 到达 任 务 的分 配 目的地 ， 亦 即 ， 集 合 中只 有 等 待 队列最 短 的资源 才 有获得 任 务 的机 会 ， 实现 了 一 定程度 上 的负载 均 衡 但 此 方 案 仅 考 虑 了 资源 请 求 等 待 队列 的状 态 变 化 ，而 没 有 资源 占用 时 间 的影 响 选 择 具 有 最 小 期 望 等 待 时 间 的 资源 作 为到达 任 务 的分配 目的地 ， 同时考 虑 了资源 请 求 等待 队列 的状 态 变 化 和 资源 占用 的 时 间 ， 因此 具 有 更 好 的性 能 ， 特 别 是 在 高 负载 时 ，更 是 如 此 社 区 公共 服 务 网格 体 系 结 构 中 的调 度 模 型 ， 应 根 据 不 同用 户对 服 务 资源 的请 求 要 求 ， 提 供 不 同 的策 略 ， 实现 性 能优 化 和 服 务 区 分 ， 根 据 具 体 约束 条件 可 采 用 轮 转 、 最 少任 务 优 先 、 最 小期 望 等待 时 间 的组 合 策 略 不 同 的调 度 策略 可 以集 成 在 一 起 ， 形 成 资源 管理 联 合 体 ， 以完成 不 同 的 资 源 请 求 网格 中 的资源 种类 繁 多 ， 各 种 任 务对 资源 的 要求 也是 各 种 各 样 ， 要 达 到 的用 户 目标 也 很 多 ， 比如 要 时 间最 少 、 代价 最 小 、 资源 利用 率最 高等 ， 有些 目标 相 互 矛盾 ， 对 于 这 种 多 目标 多约 束 的 问 题 找 到 满 足 所 有 约 束 和 目标 的全 局 最 优 解 是 很 困难 的 因此 网格 资源 的调度 系 统 需要 应 用 不 同 的策 略 处 理 不 同 的任 务 资源 请 求 随机 高 级 网模 型 并行 、 并 发 、 资源 共 享 的描 述 特 性 以 及 模 型 分 解 和 压 缩 技 术 更 适 合 于 对 系 统 资源 管 理 、 请 求 调 度 方 案和 系 统 模 型 的研 究 性和 动 态 性 的特 点 ， 网格 技 术 能够 整 合地 理上 分 布 的异 构 资源 ， 为用 户 提 供 统 一 的服 务 查 询和 服 务 发现 平 台 因 此 ， 本 文 提 出 了一 个 基 于 网格 开 放 体 系 结 构 的社 区服 务 管 理 模 型 ， 并且 针 对 服 务 质量 问题 ， 给 出随机 高级 网 资源 调 度 模 型 基 于 的社 区 服 务 管 理 ， 是 一 种 面 向服 务 的模 型 ， 其 优 点是 环 境 中的所 有 组 件 都 是 虚 拟 化 的 ， 通 过 提供 一个 所 有 社 区服 务 实现 基础 的一 致 接 口 的核心 集 ， 分 级 的 、 更 高级 别 的服 务 的构建 能够 跨 多个 抽 象 层 ， 以一种 统 一 的方 式进 行 处 理 文 中给 出 的 随机 高级 网 资源 调度模 型 可 为 网 格 资源 管 理 与 调 度 模 型 的建 立 和 求 解 提 供 一 个 新 的 、 有 效 的途 径 参 考 文 献 结 束 语 社 区服 务环 境 中资源 管 理 具 有 分 布 性 、 异 构 ， ， ， 如 ， ， 幻。 ， ，乃刀 · ， ， 【刀 ， ， 都 志 辉 ， 陈 喻 ， 刘 鹏 网格计 算 北 京 清 华 大学 出版 社 ， 经 典原 ， 高速 网络 与 因特 网－ 性 能与 服 务质 量 英文 版 · 第 版 北 京 机械工 业 出 版 社 ， 林 闯 计 算 机 网 络 和 计 算机 系 统 的性 能评 价 北 京 清华 大 学 出版 社 ， ， ， ， ， 一 们 ， 画 找刀 幻。 〔 刀 江