服务网格中动态负载平衡与事务管理模型的研究与实现

论文摘要

网格可以将网络上地理分布的计算、数据、存储、设备、软件和人员等各种资源聚合为一体,完成协作性的任务。网格从科学领域开始,正在从支持科学计算为主向市场更大和应用面更宽的方向发展。服务网格是融合Web服务技术和网格技术而提出的新概念,面向多企业的企业服务网格是未来的一个商业重点。在863/CIMS主题项目的支持下,我们建立了支持企业柔性业务集成的服务网格系统,通过共享异构资源,为企业或企业动态联盟实现企业业务合作提供使能支持环境。 在服务网格业务流程调度中,由多个局部代理透明地进行自动作业调度,协调使用分布的资源。为了提高资源利用率和系统的吞吐率,需要实现服务网格系统内负载的均衡分布。针对服务网格系统负载变化的特点,我们提出了层次式动态负载平衡调度模式,给出了负载平衡系统结构。系统主要由作业分配模块、调度模块、监视模块、通信模块四个部分组成,其中作业分配是负载平衡系统中的核心机制。我们设计并实现了一种综合考虑各局部代理作业数和各个局部代理性能以及当前的负载情况的动态双阈值作业分配算法。该算法主要由三部分组成:收集各局部代理的负载信息;全局代理选择合适的局部代理进行作业分配;监视各局部代理的负载是否过重或过轻并采取相应的措施。 服务网格业务的松散耦合、地理分布、运行时间长等特点决定了它的不可靠性。可见,可靠性是保证服务网格能否投入商用的关键。然而,迄今为止,缺少一种功能程序来为Grid服务应用程序提供一致性和可靠性。事务是构建可靠的分布式应用程序中的基本概念,支持事务处理可以保证业务活动中的所有任务间信息都能保持一致。我们借鉴了Web服务事务管理以及工作流安全点的思想,结合网格服务的自身特点提出了一个事务管理模型,此管理模型由协调框架和它所支持的两个协调协议(二阶段提交协议和业务事务协议)组成,既能管理传统的短事务又可以管理长业务事务。我们还引入了工作流中安全点的概念,提供了流程部分回滚的可能性与灵活性。此事务管理模型能有效地解决服务网格应用中的一致性及可靠性问题。

论文目录

• 独创性声明
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 网格技术的出现和发展
• 1.2 网格的应用背景
• 1.3 网格研究现状与趋势
• 1.4 问题的提出
• 1.5 本文的组织结构
• 第二章 EFCS系统简介
• 2.1 EFCS系统应用需求
• 2.2 EFCS系统框架简介
• 2.3 本文工作重点
• 第三章 相关技术
• 3.1 Web服务与网格
• 3.1.1 网格研究过程中出现的问题
• 3.1.2 Web服务的发展
• 3.1.3 Web服务与网格的结合
• 3.2 开放网格服务体系结构
• 3.3 网格服务（Grid Service）
• 3.3.1 Web Service
• 3.3.2 网格服务
• 3.4 OGSI
• 3.5 Globus Toolkit3.0
• 3.6 Web服务的业务流程执行语言BPEL4WS
• 第四章 动态负载平衡系统
• 4.1 负载平衡技术简介
• 4.1.1 负载平衡相关概念
• 4.1.2 负载平衡技术在分布式系统中的应用
• 4.2 层次式负载平衡调度模式
• 4.3 层次式负载平衡系统结构
• 4.4 层次式负载平衡系统的算法与实现
• 4.4.1 调度算法回顾
• 4.4.2 动态双阈值作业分配算法的提出
• 4.4.3 负载的定义
• 4.4.4 性能评价参数和影响性能的因素
• 4.4.5 动态双阈值作业分配算法的实现
• 4.5 小结
• 第五章 事务管理模型
• 5.1 Web服务事务管理
• 5.1.1 WS-Coordination
• 5.1.2 WS-Transaction
• 5.2 事务管理平台
• 5.3 协调框架
• 5.4 事务处理（协调协议）
• 5.4.1 原子事务
• 5.4.2 业务事务
• 5.5 事务平台恢复机制
• 5.6 小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻研期间论文发表情况