网络技术的飞速发展和可用带宽的高速增长极大改变了我们计算、通讯和协作的方式。计算网格的出现有望为普通用户提供一个近乎与用电一样简单易行的高性能计算机资源访问方式。着眼于大规模资源共享和动态问题求解,网格从概念上使得创建比当今分布并行应用更为复杂的应用程序成为可能,甚至包括先前未能求解的计算任务。然而,基于如下理由,很难给出一个满足各种网格应用容错和性能要求的通用解决方案:网格的规模、异构性和动态性降低了网格进程通信、协作和同步的效率,使得高效可靠的可扩展网格应用设计变得更加复杂;网格应用基本上依赖标准的网格协议在网格资源上执行计算任务,但网格协议采用的“沙漏”设计原则只能保证网格协议的通用性,而不对容错计算提供有效支持;不同的网格应用具有不同的性能目标,各应用的性能目标取决于其自身特征,难以使用通用的解决方案。因此,本文重点解决如下三类典型网格应用的容错或性能问题。这些应用在科研和商业领域均对网格技术发展具有重大推动作用,而且在广义上在如何高效执行协作与同步、有效利用网络资源和显著降低网络延迟等方面具有相同的性能目标。耗时计算:随着系统规模的增大,容错成为一个关键问题。没有容错机制的支持,网格应用程序几乎不可能成功执行,尤其对于那些需要数天甚至数月计算时间的耗时应用程序。在松耦合的计算环境中,容错技术不宜频繁使用系统范围的同步和协作,以保证应用程序具有较小的运行开销和良好的可扩展性。为简化应用程序的创建,容错功能必须与应用程序的逻辑功能分离,并抽象为通用服务对应用程序员开放。此外,对于耗时计算,可扩展的检查点设置及回滚恢复技术可能比带投票及一致意见的任务复制技术节约计算资源,因而更为可取。网格信息检索:在网格环境下,存在大量地理上分布的可用数据资源。这些数据资源通常分布在多个管理域,并具有不同的组织形式。考虑到数据资源的广泛性、异构性和松耦合性,从网格高效检索有用知识的难度远大于传统分布式系统中的信息检索。因此,网格信息检索系统要求具有更强的减少带宽消耗、降低网络时延、消除网络不稳定性影响及并行利用网格计算资源的能力。内容传递服务:作为当前存储、维护并提供文档访问的高效解决方案,内容传递服务日益得到信息提供者的青睐。信息提供者常常使用内容传递服务在因特网上复制或镜像内容,建立内容传递网络,从而解决流行网络站点的可扩展性、可用性及性能问题。内容传递服务对网格技术发展提供有力的商业支持,并将逐渐采用类似网格的基础设施来平衡服务器的负载、消除数据在网络上的重复传输、减小请求的响应时间、增加系统吞吐量、并保证预期的服务质量。然而内容传递网络的性能极大地受其代理放置策略的影响。尤其在网格环境中,大量可用的计算资源显著扩大了资源分配的决策空间,使得内容分布服务的代理放置问题变得更加重要。总之,本文的研究目标在于提出解决耗时网格应用容错、提高网格信息检索效率和改善内容传递服务性能的相关技术,其主要贡献如下:提出了一个新的、基于移动Agent的自适应、可扩展容错技术MACR。该技术分离容错功能与应用程序逻辑功能,因而便于与网格应用集成。MACR灵活运用移动Agent技术的移动特性,使用移动Agent协调本地进程之间的通信和协作。MACR综合了异步检查点设置方法和同步检查点设置方法的优点,降低了程序正常运行期间的额外开销,消除了回滚恢复期间可能发生的多米诺效应。MACR通过动态调整算法参数,具有自动适应系统规模和网络状态变化的能力。给出了基于移动Agent的混合检查点设置及回滚恢复算法,严格证明了算法的正确性,系统分析了算法的性能和可扩展性,提出了解决算法性能和可扩展性问题的技术,并利用仿真实验研究了算法的有效性和可扩展性。提出了一个用于提高网格信息检索性能的移动Agent系统的分层结构。基于该结构,提出了一个新的、用以规划移动Agent最优迁移的遗传算法。该算法保证检索任务消耗最少的网络资源,同时保证任务在用户指定的完成时间内结束。该算法采用树结点的前序遍历序列以及各个结点对应的子女数组成的序列共同对Agent迁移树进行编码。理论分析和仿真实验证明,该编码保证编码空间和题解空间之间存在一一对应关系,并具有编码及解码简单、遗传操作相对容易进行、较好解决问题空间的探索和局部信息利用之间的平衡、以及快速收敛等优点。提出了一个新的、旨在提高内容传递服务性能的代理放置策略LDASP。LDASP以最小化系统通信开销并同时保证最大化系统吞吐量为目标,求解最优的代理放置方式。与通信网络中的资源分配问题现有求解策略不同,LDASP通过模拟内容传递网络的请求路由机制考虑了代理服务器的负载分布及处理能力约束,从而保证系统具有最低的资源消耗、最大的吞吐能力和良好的负载均衡。提出了高效的贪婪算法和近似动态规划算法,用以求解树型网络条件下简化的LDASP问题。理论分析和仿真实验证明了二者的正确性、有效性和计算复杂性。