随着互联网技术的发展,大量的计算机聚合到一个逻辑的服务平台成为可能,由此产生了一个被称为网格(Grid)的新一代网络环境,构思了像电力网一样“即插即用”地从网格中得到包括计算能力、信息和知识在内的各种服务资源的前景。网格使得地理上广泛分布的、异构的、动态变化的资源可以更方便、更高效地共享。目前国内外已有很多关于实现网格的软件机制的研究正在开展,这使得我们可以暂时不考虑底层的实现细节而集中研究上层的网格资源分配方法。 在网格环境下,由于服务提供者的自治性、资源及其使用者的异构性和动态性,如何有效地对网格资源进行配置和调度是一个挑战。传统的分布式计算机系统的资源分配方法难以奏效。而经济学研究的核心问题就在于如何对有限的稀缺资源更好地进行配置,因而成为了网格资源分配的研究热点。目前已有的基于经济学的网格资源分配的研究大多数是基于微观经济理论,关注的是网格环境中的个体行为。而网格的目标在于实现互联网上所有资源的广泛共享,网格服务覆盖范围包含了不同领域的终端,因而不仅要考虑微观经济的作用,还应该尝试基于宏观经济的新的研究,关注整个网格环境的总体效果。 本文拓展了已有的层次性网格市场模型,然后以宏观信息导向为主线,借助成熟的智能计算技术,在资源分配所涉及到的资源配置、服务定价和任务调度等几个主要子领域,探讨了能有效提高网格系统整体性能的资源分配方法。基于智能计算技术的宏观信息导向的引入可以克服单个网格交易者因为所拥有的信息有限而对网格环境下动态变化的资源供需难以把握的困难,增强了网格交易者在经济活动中的“理性”和“智能”,在满足个体效益的前提下能有效地提高网格市场的整体性能。本文在以下几方面力图有所创新,为建立完善的网格服务模型提供必要的理论准备： (1)提出了基于宏观信息导向的层次性网格市场模型。在已有面向服务框架和层次性市场结构的基础上,保持网格终端用户的自治性,扩展了信息中心的功能,提出了适合实施宏观信息导向的层次性网格市场模型。在这个模型上可以运用数据挖掘、机器学习及统计分析等方法,把智能计算技术引入到网格市场资源分配中。 (2)提出了基于宏观信息指导的网格资源配置方法。在网格市场上,服务提供者都要选择某一资源配置来提供网格服务。然而,单个服务提供者所拥有的信息是有限的,加之网格环境下动态变化的资源需求,有效地配置资源对服务提供者来说是一个难题。为此,我们提出了为服务提供者提供有效资源配置指导作用的网格资源配置优化方法,通过分析网格的历史交易数据流,采用数据流频繁模式挖掘选择合适的资源组合,并运用主成分分析在选定了资源种类的基础上优化资源配比。 (3)提出了基于非均衡理论的网格资源分配方法。目前已有的许多使用经济学进行网格资源分配的文献都是基于市场均衡经济学。然而瓦尔拉斯均衡体系的实现所依赖的完全信息、价格瞬时调整和价格机制无代价的传递信息的假定是不现实的。本文基于非均衡经济学理论,综合考虑价格信号和数量信号对市场供需的影响,研究非均衡网格市场上服务提供者的资源数量配置和服务定价。 (4)提出了静态策略和动态调整相结合的网格任务调度方法。目前已有的大多数网格任务调度文献都只是关注单一市场的任务调度性能,我们的研究集中在层次性网格市场的任务调度方法,有效地使宏观经济调节和市场自行调节相结合。该方法是基于时间序列预测的离线静态策略和基于强化学习的实时动态调整的组合,充分地考虑了网格历史交易信息和网格市场的供需动态变化。 (5)开发了适合研究宏观信息导向的网格市场模拟器GMSim。针对目前网格基础设施还不完善,难以提供网格资源分配研究所需的实验环境的问题,在开放源代码的澳大利亚Monash大学的经济网格模拟器GridSim的基础上,结合基于宏观信息导向的网格资源分配方法研究的需要,开发了网格市场模拟器GMSim。我们重新设计了GridSim模拟器的各个实体,重点改造了其信息中心实体,使其具备智能化信息导向的服务框架,在这个框架上把智能计算技术引入到网格市场资源分配之中,为基于宏观信息导向的资源分配方法的研究提供更好的实验支持。