基于价格反馈机制的网格任务管理研究

1 引言
网格是继万维网之后出现的一种新型网络计算平台，它已成为信息技术领域的热点研究课题。开发网格中，任务管理是网格计算系统与应用主体交互的关键纽带，是网格研究基础且核心的环节。但是现有的网格任务管理方法在充分、合理利用资源，较好地满足网格用户的任务要求，确保任务的服务质量上仍存在诸多问题，无法很好解决网格环境中资源的异构性、动态性和自治性，以及任务的多样性和动态性所带来的困难。本文依据网格任务管理的这些特点与问题。提出三组件三队列式的分布式任务调度模型，T2DSM(Triple-component and Triple-queue Distributed Schedule Model)，并将经济学中的价格调控机制应用于网格任务的调度策略之中，实现任务的合理调度与资源的科学分配。

2 网格任务调度难点分析
目前，网格任务调度主要存在以下问题与难点：
(1)任何一个网格调度器只针对一定范围内的网格资源进行管理，无法面向所有网格资源；
(2)网格资源动态变化，资源信息的采集和组织对调度影响很大。
(3)网格中对各种资源的约束很多，有些是非线性的，要达到调度目标也很多，比如要求时间最少、代价最小、资源利用率最高等，有些目标会存在相互矛盾之处，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。
(4)由于其他应用引起的资源竞争对性能影响很大，而且出现频率较高。网格资源的复杂多样。不同类型的资源展示不同性能特性，而且相同类型的资源由于共享等原因所展示的性能也随时间变化。网格的调度需要建立随时间变化的性能预测模型，充分利用网格的动态信息，表示网格性能的波动。
(5)网格的调度必须考虑到资源的多种管理属性以及调用资源所设计的商业交易等因素。后者是指网格的调度还必须考虑到如何协调网格用户和具体资源提供者之间的利益，即如何使用户所需要支付的开销最小且使资源提供者获得效益更大。

3 网格任务调度模型设计
T2DSM应用场景描述如下：每个站点包括许多节点，且每个节点都有一定量的存储器。有些应用程序需要访问许多数据(数据密集型)，且可能是可并行的。一定量的数据首先被输入到计算网格中的节点，用户任务也提交到该节点。计算网格是由各种不同类型的被连接到局域网和／或广域网的节点组成。应用程序在本地拥有必要的数据后才能开始被执行。当用户请求执行程序时，调度器被启用。图1为T2DSM模型结构图，描述整个T2DSM以及调度器内主要组件和调度器间的互相作用。

这里调度器分为两级，顶级是全局调度器GS(Clobal Scheduler)，下级是局域调度器Ls(Local Scheduler)。与广域网某段相对应的GS负责被提交的任务应被送到具体的局域调度器。相反LS负责本地局域网的任务调度。整个调度模型采用一种基于非直接全互连通信方式的非集中式结构一分布式结构。每个LS仅在其所在局域网中搜索资源信息，类似地。每个GS仅在其所负责的社区中处理资源信息。在相邻GS节点间直接交换信息，非邻居GS依靠邻居GS间接通信。如果任务没有被调度，调度器将会检索资源、程序和用户信息，然后激活其相应组件协同做出任务执行调度和数据复制的决定。每个调度器都有三个组件和三个队列，其功能和关系描述如下：
(1)任务调度组件TSC利用特定算法，任务调度组件TSC(Task Scheduling Component)在有关资源和任务信息的基础上做出调度决策，若有必要，将一些有关数据传输的指令消息传送给数据传输组件DTC(Data Fransferring Compo-nent)。TSC保持活动状态且会对提交任务队列ATQ(Arrived Task Queue)中的所有人物制定调度策略，然后将已被调度的任务放进已调度任务队列STQ(Scheduled Task Queue)和指示其任务在被选择的资源上执行。假如局域调度器的。TSC不能给出“最好的”调度，它就会把该任务交付给相关全局调度器的ATO并采用类似方法调度此任务，只是不能完成其调度，它就会把该任务请求传送给相邻全局调度器的TSC，并且这些TSC会采用类似的方法继续下去直到完成任务调度。
(2)数据传输组件DTC能够追踪每一个数据集的本地有效分布情况，如果条件满足，它就会为任务复制或者移动相应的数据集。
(3)价格反馈组件PFC根据完成任务的执行信息调整完成该任务所对应的各个资源节点价格参数信息。同时，对于在任务过程中没能履行职责的资源节点进行相应惩罚，令其补偿完成该任务的价格亏损。