题目：服务网格资源管理技术与系统研究

近年来，面向网络的资源共享与协同技术已成为一个重要的研究方向，网格计算、P2P计算和Web服务等技术引起了学术界与工业界的广泛关注。服务网格，作为Web服务与网格计算的融合，代表了网格计算的未来发展趋势。服务能够有效地屏蔽网络资源的异构性，因此利用服务网格技术可方便地集成广域网络上的各种异构资源，从而为构建基于网络的复杂应用提供支持。然而，由于开放网络环境下资源的分布性、异构性、自治性和动态性更加明显，其资源管理问题也日趋复杂，如何在服务网格中实现有效的资源管理，成为一个亟待解决的挑战性问题。首先，服务网格作为一种重要的网络计算技术，其目标是在无序成长的网络环境中构建有序开放的松耦合系统以支持资源共享与协同，研究服务网格体系结构和资源管理技术是实现该目标的重要前提；第二，资源的组织管理结构和发现机制是实现资源共享和协同的基础，在开放的网络环境下，无法对资源进行集中的组织管理，需要建立一种有效的组织管理结构和发现机制以聚合资源；第三，在开放的网络环境下，面对多样的应用模式与需求以及高度动态的资源环境，需要动态地将服务部署到可信的底层物理资源上，以支持任务调度优化、负载均衡和作业迁移等；第四，各类资源的加入/退出具有高度动态性和不可控性，同时，恶意行为以及病毒、软硬件故障等因素导致了任务执行的不可靠性，因此需要提供在不可靠环境下任务的可靠执行机制。针对上述问题，本文提出了一种新的服务网格体系结构，重点研究了资源的组织结构和发现机制、服务部署以及任务的可靠调度等关键问题，并研制了中间件系统。主要研究成果如下：（1） 提出了开放的服务提供与消费环境Open SPACE体系结构，给出了在无序成长的复杂网络环境下构建有序开放的松耦合服务网格系统的基本方法，设计了服务网格的概念模型、技术层次体系结构和系统体系结构，描述了服务网格的组成实体和功能，以及各个部分之间的关系。实验结果表明，Open SPACE有效地提升了服务网格系统的作业处理效率等性能指标，从而便于保障各个参与实体的利益。（2） 提出了基于RCT的网格服务及底层资源的有效组织方法，针对用户请求和资源动态的加入/退出及状态变化，设计了负载感知的自组织机制，并提出了高效的资源发现算法，有效地避免了系统性能瓶颈，支持范围查询和多属性查询等高级查询方式。理论分析和实验结果表明，基于RCT进行资源组织与发现，算法复杂度低，提高了资源发现的效率，有效地平衡了各个节点的负载，保证了系统的可伸缩性。（3） 提出了可信的远程服务热部署技术ROST，解决了服务容器不停机的情况下远程可信的服务部署、重部署和反部署问题，同时为用户提供了简单灵活的“拖放式”部署机制。实验表明，ROST显著地减少了作业处理时间，因而提高了用户作业处理的效率。（4） 提出了基于经济激励的可靠任务调度机制RECON，通过任务副本的动态管理，以及基于用户出价来决定任务执行的可靠性等级的方法，不仅为用户任务执行提供了有效的可靠性保障，且使服务提供节点的经济利益最大化，有效地解决了在可靠性较低的资源环境下任务的可靠执行问题。（5） 研制了服务网格CROWN的资源管理中间件系统，针对服务部署与运行管理、资源组织与发现及可靠的任务调度三项关键技术，分别设计并实现了服务容器CROWN Node Server、网格信息服务CROWN RLDS和调度器 CROWN R-Scheduler，其中前两个作为CROWN服务网格中间件的核心组件，已经得到较为广泛的部署和应用。值得指出的是，实验结果表明CROWN Node Server在吞吐量和平均作业处理时间等性能指标上要远优于著名的开源网格中间件Globus Toolkit 4。此外，CROWN R-Scheduler为整合桌面计算资源提供了支持。