高性能计算环境中基于结构化覆盖网络的服务组织、发现和访问研究

发布时间：2021-03-23 21:15

　　高性能计算广泛应用于情报分析、武器系统模拟、气象预报等国防和国民经济建设的重要领域，对保障国家安全、促进科技进步、推动经济发展具有不可替代的重要作用。研究高性能计算服务系统的服务组织、发现和访问具有现实意义。集中式服务组织存在单点故障和性能瓶颈等问题，基于结构化P2P（Peer-to-Peer）网络的服务系统受到广泛关注。传统分布式哈希表技术不支持复杂查询，并且无法有效满足高性能计算环境下服务调度、任务分配、协同处理需求。在此背景下，本文提出一种新的结构化P2P网络模型并将其成功应用于高性能计算服务组织，对服务覆盖网络建立、支持复杂查询的两阶段服务发现算法、结构化覆盖网环境下的协同计算模式等问题进行了深入研究。主要研究内容和创新点如下：1．分析P2P技术在高性能计算领域的研究现状，指出了当前存在的主要问题，明确了研究范围和基本思路。2．将结构化P2P网络模型引入高性能计算领域，建立了以服务为结点的服务覆盖网络，设计了路由表结构、路由算法、加入算法、更新算法。3．将语义信息融入到服务编址、路由表和路由算法中，实现了语义聚集的服务分布和语义相关的路由过程。相对Kademlia，具有更高的路... 

【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
图录
表录
第一章 绪论
    1.1 研究背景和研究意义
        1.1.1 集中式和非集中式服务组织
        1.1.2 高性能计算服务特征及需求
        1.1.3 研究背景
        1.1.4 研究意义
    1.2 相关研究综述
        1.2.1 覆盖网在服务系统中的应用研究
        1.2.2 结构化覆盖网复杂查询研究
        1.2.3 结构化覆盖网技术在高性能计算领域中的研究与应用
    1.3 论文的研究内容
    1.4 论文的主要贡献
    1.5 论文的结构安排
第二章 典型结构化覆盖网络
    2.1 P2P技术
        2.1.1 发展历史
        2.1.2 拓扑结构
    2.2 典型结构化P2P网络
        2.2.1 Chord
        2.2.2 CAN
        2.2.3 Pastry
        2.2.4 Tapestry
        2.2.5 Kelips
    2.3 Kademlia
        2.3.1 结点距离
        2.3.2 K桶
        2.3.3 操作类型
        2.3.4 路由查询机制
    2.4 本章小结
第三章 语义相关的结构化服务组织模型
    3.1 高性能计算服务的形式化定义
        3.1.1 高性能计算服务
        3.1.2 服务语义
        3.1.3 访问约束
    3.2 服务覆盖网络
    3.3 语义编址
        3.3.1 语义树
        3.3.2 语义空间
        3.3.3 语义匹配度
        3.3.4 服务编址
        3.3.5 语义距离
    3.4 语义路由
        3.4.1 路由表与路由桶
        3.4.2 路由算法
        3.4.3 发现操作
        3.4.4 加入操作
        3.4.5 路由更新
    3.5 讨论
        3.5.1 语义树构建与管理
        3.5.2 分布特点
        3.5.3 有效性
    3.6 实验
        3.6.1 实验环境
        3.6.2 服务分布特征
        3.6.3 路由的效率
        3.6.4 带宽消耗
    3.7 本章小结
第四章 支持复杂查询的服务发现
    4.1 精确查询与复杂查询模式
        4.1.1 精确查询
        4.1.2 关键字检索
        4.1.3 扩展的关键字检索
        4.1.4 模糊标识与混合检索
    4.2 两阶段服务发现算法
        4.2.1 代理接入
        4.2.2 两阶段服务发现算法
        4.2.3 动态的两阶段服务发现算法
    4.3 语义空间匹配
        4.3.1 群体查询语义生成与管理
        4.3.2 群体查询语义的使用
    4.4 模糊选路
        4.4.1 模糊标识下的路由桶分配
        4.4.2 模糊选路算法
        4.4.3 个体查询语义匹配
    4.5 语义反馈机制
        4.5.1 反馈语义的生成
        4.5.2 反馈语义的表示与关联
        4.5.3 反馈语义的存储
        4.5.4 反馈语义的使用
    4.6 实验
        4.6.1 实验环境
        4.6.2 模糊检索效果
        4.6.3 反馈语义的作用
    4.7 本章小结
第五章 结构化覆盖网中的服务访问
    5.1 确定的单个服务访问
        5.1.1 交互模式
        5.1.2 请求模式
        5.1.3 应答模式
        5.1.4 回调模式
    5.2 动态的单个服务访问
        5.2.1 同步动态访问模式
        5.2.2 异步动态访问模式
    5.3 协同计算模式
        5.3.1 计算域
        5.3.2 并发
        5.3.3 调度
        5.3.4 工作流
    5.4 计算相关的语义匹配和路由
        5.4.1 群体计算语义匹配
        5.4.2 非交互路由
        5.4.3 计算桶选路策略
        5.4.4 操作桶选择策略
    5.5 实验
        5.5.1 实验环境
        5.5.2 调用路径
        5.5.3 服务选择效果
    5.6 本章小结
第六章 原型系统设计与实现
    6.1 体系结构
    6.2 功能单元
        6.2.1 路由信息管理单元
        6.2.2 服务管理单元
        6.2.3 路由操作单元
        6.2.4 服务发现单元
        6.2.5 服务访问单元
        6.2.6 语义信息管理单元
        6.2.7 其他
    6.3 路由消息格式
        6.3.1 路由请求
        6.3.2 路由响应
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 本文工作总结
    7.2 未来研究方向
致谢
参考文献
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]虚拟计算环境中的DHT拓扑构建技术研究综述[J]. 张一鸣,卢锡城,李东升.  中国科学:信息科学. 2011(09)
[2]QoS全局最优的多目标Web服务选择算法[J]. 方其庆,刘庆华,彭晓明,胡亚慧.  计算机应用研究. 2009(12)
[3]一种基于云计算的语义Web服务组合模型研究[J]. 周相兵,马洪江,杨兴江.  微电子学与计算机. 2009(08)
[4]Web服务组合中基于服务质量的服务选择算法[J]. 陈彦萍,李增智,郭志胜,晋勤学,王创.  西安交通大学学报. 2006(08)
[5]网络系统中的计算模式[J]. 林碧英,曲俊华,吕洁,王素琴.  现代电力. 2000(04)

博士论文
[1]基于结构化对等网络的高性能计算平台关键技术研究[D]. 张浩.华中科技大学 2009
[2]面向服务发现应用的非结构化覆盖网络建模与分析[D]. 张珂.清华大学 2009



本文编号：3096439