关于网格容错任务调度的探讨

关于网格容错任务调度的探讨

齐秀国1，2（1、黑龙江科技学院，黑龙江哈尔滨 150000 2、七台河职业学院，黑龙江七台河 154600）

摘要：在网格计算过程中，要求计算结果具有高超精度的大型分布式计算已经成为计算机行业的一个核心问题。其中计算结果的正确性已经成为网格发展的瓶颈，也是网格计算中存在的主要难题。不同用户，不同的任务对计算精度要求的程度也是不一样的。在网格环境中存在大量的空闲计算资源。基于这个前提，在充分分析了网格计算优缺点基础上，基于任务的信任的概念，提出了一种新的容错模型。该模型充分利用了计算节点的信任机制，它不仅可以提高容错能力，而且用户可以根据自己的情况在计算成本时有更多的选择，也可以使高可信计算节点有更好的回报，也可能使计算资源得到更加有效的利用。

关键词：网格计算；信任度；任务信任度；容错

网格计算通常都是以满足虚拟组织要求为目的的工作模式。计算网格的潜力吸引了众多的研究人员和工程师学习技术支持和研究跨域的协同工作。然而，在网格系统性能中常会出现因为资源的竞争和任务的不确定性等因素而产生高度动态变化，因此，网格资源调度和任务管理是网格计算的一个重要研究课题。因为网格尺度、动态、异构、分布式自治的特点，使任务的管理变得更加复杂，很难实现。

1 网格概述

随着网络技术的飞速发展，以及资源分布式应用的不断增多，网格技术已经成为当前计算机行业的研究热点。在网格技术的发展过程中，安全问题一直都是工作人员关注的重点，也是束缚网格大范围应用的瓶颈。网格计算资源是最重要和值得使用的资源，网格计算环境允许用户不考虑地理位置的前提下，对网格环境下并行或串行计算任务。网格环境，支持这些任务和工作在一个虚拟计算机之中进行运行。虚拟组织完成用户（代理）身份认证，授权和任务分配，而这些都是透明的用户。但在网格环境下的便利的同时也带来了许多网络环境中没有安全隐患。

由于网格任务传输和计算节点的具有较多的物理故障，导致计算任务不能正常进行。一些人为的破坏是不可避免的，基于任务和数据传输过程中，网络恶意第三方也可以对信息进行修改。在网格环境相互作用的两侧移动代理和负责完成计算的计算节点，也就是所谓的消费者和供应商的计算。

2 网格环境中存在的问题

就目前的计算节点工作而言，主要的移动代理安全一般都会是在计算方法之中创建一个代理进程执行的可执行文件，在文件传输和交接的过程中，一旦出现第三方恶意攻击和修改，很有可能直接造成本地系统的损害。但对于移动代理是一个用户的这一边，它关注的是它的数据和可执行代码被修改的，在执行任务的过程中不发生干涉和计算结果的正确性。在网格计算之中，其结果是整个考察工作任务中的传输过程和解决过程是否受到第三方恶意攻击的一个非常重要的标志，是用户在工作中的一个很重要的衡量措施。在网格环境中的一些用户的计算量有很高的要求，即使在计算过程中恶意节点或其他错误，用户仍然希望得到正确的结果。但不同的用户愿意支付也各不相同。网格的最根本的目的是在用户透明的环境，充分利用网格中的资源，这也包括计算资源。

3 现有模型的分析

信任在网格环境是一个人和系统集成的概念，个人之间，个人之间和系统、系统与系统之间存在的信任关系。一般常用的定义是：定义和信任：信任是一个真正的身份和行为的评估的可信的这一实体，和可靠性、完整性和性能，信任是取决于系统的概念，而且还取决于个人

的经验，有信心值表示信任水平的高低，信任值与实体行为的动态变化。信托本身是一种经验为基础来确定正确的事情。在这个模型中，用信任这个值来衡量的信任程度。基于信任值表示包括以下方面：第一个方面是实体间直接信任关系。这主要是指在网格环境中，两者有直接交易，根据任务完成后，用户将在计算节点的信任度相应的改变，并保存在本地用户。本地用户可以保持一个表来存储和本地用户直接交易计算节点的信任度，连续动态更新。二方面是网格系统会计算给出每个节点和相应的信任。

4 新的容错模型

对于网格上的用户来说，将任务提交给一个单一的节点来完成其风险性是很大的。因为如果一旦这个节点遭受攻击，那么用户的任务就要被错误的执行，以致得出不正确的结果，更有可能会遭受恶意的欺骗，有时会造成不可弥补的损失。在网格计算的环境中，众多的计算节点将它们的资源共享，同时也共同的承担用户提交的任务。

4.1 新模型的构建

为了介绍这个新的容错模型，首先在这个模型中也采用了信任度机制。即对于每一个计算节点都建立它的信任度关系，它包括节点与节点之间的直接信任关系和整个网格系统中对每一个节点所给出的信任度值。信任度值的高低代表这个节点的可信程度的高低。因此，一个节点的信任度就等于它们之间的直接信任度与系统所给出的信任度的加权和。为了更好地理解新模型，现引进任务信任度的概念。任务信任度（值）是指用户根据此任务的计算要求所提出的一个值。这个值的高低依赖于此任务的计算准确性和安全性的高低（也可以说是这个任务容错性的高低），还依赖于用户的支付能力（支付能力高的用户可以选择高的任务信任度值）。

本文通过提出一种新的模式，使用户不仅是建立一个移动代理，而且还创造了多移动代理的副本，在每个不同的节点工作中创建了各自的工作进程，但它们在工作之中所需要完成的任务是相通的。创建代理拷贝数由用户和虚拟组织共同决定。用户提交任务的同时，根据不同的耐受程度提出相应的任务信任度值，所以它可以更合理，更充分考虑到用户的需求（用户要求的容错性较高，它的任务是信任的价值也更高）。作业调度模块根据用户的要求选择节点，节点数的每一个选择是基于节点的信任度等于或大于该值的用户，使得信任值。

4.2 新模型的分析和流程

在一个网格环境中可以认为值得信任的节点是占绝大多数的，恶意的节点仅仅是一少部分。也就是说如果让多个节点都来运算同一个作业，那么即使其中有恶意的节点，如果按照少数服从多数的原则，也会得到一个相对正确的答案，这样的确解决了某些问题。

结束语

由于网格计算自身的复杂性，使得其安全问题也变得相对复杂。对于移动代理的安全性，计算节点的安全性无不困扰着我们。这篇文章仅仅是从一个方面入手，通过应用代理复制和信任度机制来提高虚拟组织的容错性和用户计算结果的正确性。但是对于在开放的网格环境中尤其是在恶意的计算节点上如何保证移动代理的安全性以及移动代理代码的完整性和数据的隐私性仍然是我们今后需要不断努力的方向。

参考文献

[1]乔付，张国印，何鸣，等.网格环境下井下实时通信系统任务调度策略[J].中南大学学报，2009.

[2]李超，凌志浩.基于网络技术的网络资源监测与管理[J].计算机应用研究，2009，43（11）.