【摘要】：粒計算是目前智能計算領(lǐng)域中的新方法,它涵蓋了與粒度相關(guān)的所有方法、技術(shù)和理論。粒計算通過模擬人類思維來處理復(fù)雜問題,是進(jìn)行海量數(shù)據(jù)挖掘,復(fù)雜、模糊信息處理的有效工具。在當(dāng)前主要的粒計算模型中,商空間粒計算模型通過構(gòu)建三元組(X,f,T)來描述問題,其中X表示論域,f表示屬性函數(shù),T表示其結(jié)構(gòu)。與其它粒計算模型相比,商空間模型的引入結(jié)構(gòu)T對論域中元素間的聯(lián)系進(jìn)行準(zhǔn)確、清晰的描述。商空間理論的研究發(fā)展迅速,在多個方面取得了一系列成果。在實際生產(chǎn)、生活過程中,很多問題的求解是隨時間的變化而不斷變化的,如交通運(yùn)輸、石油化工、通信工程等諸多領(lǐng)域,問題的技術(shù)規(guī)范、約束條件與資源環(huán)境等隨時間發(fā)生變化,這類問題的求解被稱為動態(tài)問題求解。然而,現(xiàn)有對商空間模型及其應(yīng)用的研究仍只是建立在靜態(tài)數(shù)據(jù)或靜態(tài)商拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的,當(dāng)考慮環(huán)境發(fā)生變化時,傳統(tǒng)的靜態(tài)商空間理論在動態(tài)問題求解的應(yīng)用受到了限制,急需拓展。本文首先通過對靜態(tài)商空間理論的應(yīng)用,討論該理論的優(yōu)勢及其局限性,應(yīng)用粒計算理論、概率分析方法和相關(guān)信任模型,重點研究了動態(tài)問題的商空間求解方法,并將該方法及相應(yīng)模型應(yīng)用到動態(tài)問題求解中(如最佳路徑搜索、云資源調(diào)度)。本文的研究工作概括如下：(1)首先對商合成方法進(jìn)行研究,通過對合成方法的擴(kuò)展,構(gòu)造了多側(cè)面、多層次的商空間合成模型,然后討論了模糊等價關(guān)系交并運(yùn)算與距離空間合成以及多側(cè)面商空間合成之間的相互關(guān)系。(2)考慮到云計算商業(yè)化和虛擬化特點,針對云環(huán)境中的高效資源調(diào)度問題,提出了一種基于模糊商空間理論的資源調(diào)度算法。在進(jìn)行資源調(diào)度時,算法首先將虛擬機(jī)資源抽象為不同的屬性信息粒,再根據(jù)用戶任務(wù)QoS特征分層進(jìn)行粒度融合,最后結(jié)合模糊商空間理論建立模糊等價類和距離函數(shù),并據(jù)此進(jìn)行資源匹配。實驗結(jié)果分析表明,該算法能有效的滿足用戶任務(wù)QoS,提高資源利用率。(3)由于動態(tài)問題往往具有較高的計算復(fù)雜性,目前還沒有有效的粒計算形式化理論與方法去解決這樣的復(fù)雜問題。為解決動態(tài)環(huán)境下的問題求解,針對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時間變化的情況,借鑒社會學(xué)中的信任模型對傳統(tǒng)的商空間理論進(jìn)行擴(kuò)展,利用貝葉斯方法對節(jié)點的可信度進(jìn)行評估,提出了一種基于信任機(jī)制的動態(tài)商空間模型,然后將該模型應(yīng)用于最優(yōu)路徑搜索。仿真結(jié)果證實,提出的動態(tài)商空間模型能以較小的時間花費(fèi)為代價,有效地提高路徑可靠性,實現(xiàn)動態(tài)問題求解。(4)提出了一種基于主觀Bayesian方法的動態(tài)商空間模型,動態(tài)評估云環(huán)境下資源節(jié)點的可信度。同時考慮云資源節(jié)點具有動態(tài)性、異構(gòu)性、欺騙性等特征,引入了懲罰機(jī)制和分級剪枝過濾機(jī)制,給出了節(jié)點間信任傳遞與合成的具體實現(xiàn)方法和其數(shù)學(xué)表述。最后將該模型應(yīng)用于DLS算法得到基于主觀Bayesian動態(tài)商空間模型的動態(tài)級調(diào)度算法(BST-DLS)。分析及仿真實驗結(jié)果表明,提出的BST-DLS算法能夠以較小的調(diào)度長度為代價,有效地提高云環(huán)境下任務(wù)執(zhí)行的成功率。(5)提出了一種考慮節(jié)點失效恢復(fù)能力的云服務(wù)可靠性模型,該模型引入失效恢復(fù)機(jī)制,將節(jié)點間的交互失效劃分為可恢復(fù)失效和不可恢復(fù)失效,從而將原有基于Beta分布的動態(tài)商空間模型擴(kuò)展為基于Gamma分布的動態(tài)商空間模型,同時允許資源自行調(diào)節(jié)資源失效恢復(fù)次數(shù)限制和失效恢復(fù)率。最后將該模型應(yīng)用于DLS算法得到考慮失效恢復(fù)機(jī)制的動態(tài)級調(diào)度算法(FR-DLS)。分析及仿真實驗結(jié)果表明,提出的FR-DLS算法能夠以較小的調(diào)度長度和時間花費(fèi)為代價,有效地提高云環(huán)境下任務(wù)執(zhí)行的成功率。
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP301.6

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本文編號：2763125