（计算机应用技术专业论文）下一代网络资源共享环境的研究.pdf

北京邮电火学博 二学位论文 摘要 下一代网络资源共享环境的研究 摘要 下一代网络是一种可以提供话音、数据和多媒体等各种业务的综 合性的开放网络，代表了电信网络的发展方向。随着网络的发展和不 断涌现的新的业务需求，下一代网络在网络能力开放之后再进一步开 放业务能力，并在此基础上实现下一代网络的资源共享成为网络技术 发展的趋势。然而目前对于下一代网络资源共享问题的研究还很匮 乏。以o g s a 为代表的网格技术的出现为研究解决下一代网络资源 共享问题提供了较好的途径。因此研究如何借助于网格技术解决下一 代网络资源共享问题将是一个有意义的方向。在这种背景下，本文对 下一代网络中的资源共享环境进行了系统的研究，并取得了一系列有 价值的研究成果。概括起来，本论文的创新成果主要体现在以下几个 方面： ( 1 ) 提出了一种融合网格的下一代网络资源共享模型一g l 述m ，弗 基于g r s m 首次提出了融合网格的下一代网络资源共享环境一 g r s e n ，解决了下一代网络的资源共享问题。所提出的g r s e n 作为 g r s m 的实现实例借助于网格技术将下一代网络资源统一封装成网 格服务，并定义了虚拟服务和虚拟组织来解决n g n 资源共享问题。 采用离散数学和z 语言对g r s m 的静态特性和动态特性进行了形式 化定义，从而准确描述了g r s m 解决下一代网络资源共享问题的方 北京邮电大学博j ：学位论文摘要 法。从资源共享的角度定义了g r s e n 的资源模型，为g r s e n 的资 源共享、信息服务以及共享资源的管理奠定了基础。 ( 2 ) 提出了一种融合网格技术的下一代网络服务支撑环境 - g o s s e n ，并基于g o s s e n 提出了n g n 业务能力开放模型及业务 交互模型，从而解决了下一代网络网络能力和业务能力以一致的方式 开放的问题，进而为下一代网络的资源共享奠定了基础。在g o s s e n 的核心组件一融合网格的增值服务执行环境( g s e e ) 的设计中，利 用网格技术对资源共享和协同的支持，在系统过载时采用“疏导为主” 的方法，将服务请求调度到有空闲处理能力的外部服务器中执行，从 而解决传统n g n 应用服务器处理能力不足的问题。 ( 3 ) 提出了一种新的基于软件框架的g o s s e n 设计方法，该方法 通过区别定义系统框架和构件框架，并对这两种框架分别采用黑盒框 架设计和白盒框架设计的方法。提高了g o s s e n 系统的可重用性， 进而提高了系统开发效率和可靠性。 ( 4 ) 提出了g r s e n 的基于优先级的任务调度s p n 模型。分析 g r s e n 的具体要求，提出了改进的基于优先级的任务调度算法一 p a s e d 算法，该算法在满足基于优先级任务调度的基础上能有效提 高系统吞吐量。所提出的g r s e n 任务调度系统模型和算法对通用服 务网格系统也具有普遍意义。 关键词：下一代网络；资源共享环境；网格；资源共享模型；资源模 型：业务能力开放；任务调度；随机p e t r i 网 北京邮电= k 学博j ：学位论文 r e s e a r c ho nt h er e s o u r c es h a r i n g e n r o n m e n ti nn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k a b s t r a c t t h en e x tg e n e r a t i o n n e t w o r k ( n o n ) i s t h e e v o l u t i o n g o a l o f t e l e c o m m u n i c a t i o n sn e t w o r k w i t ht h ed e v e l o p m e n to f n e t w o r ka n dt h ee m e r g e n c eo f m o r ca n dm o r es e r v i c er e q u i r e m e n t s , t h er e a l i z a t i o no ft h er e s o u r o es h a r i n gb a s e do n t h eo p e n i n go f n e t w o r k c a p a b i l i t ya n ds e r v i c ec a p a b i l i t yb e c o m e si m p o r t a n t h o w e v e r ， t h er e s e a r c ho nt h er e s o l l r c es h a r i n gi nn g nr e m a i n si n a d e q u a t e g r i dt e c h n o l o g yi s c o n c e r n e dw i t hc o o r d i n a t e dr e s o u r c es h a r i n ga n dp r o b l e ms o l v i n gi nd y r 戚c ， m u l t i i n s t i t u t i o n a lv i r t u a lo r g a n i z a t i o n sw h i c hc a nb eu s e dt os o l v et h er e s o u r c e s h a l 堍p r o b l e mi nn g n w i t h i nt h i sb a c k g r o u n d ，t h i sd i s s e r t a t i o nm a k e s a l li n - d e p t h a n ds y s t e m a t i cr e s e a r c ho nr e s o u r c es h a r i n ge n v i r o n m e n ti nn g n a n dt h em a i n c o n t r i b u t i o n sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h i sd i s s e r t a t i o np r o p o s e sag r i d - e n a b l e dr e s o u r c es h a r i n gm o d e li nn g n g r s m b a s e do ng r s m ，ag r i d - e n a b l e dr e s o u r c es h a r i n ge n v i r o n m e n ti nn g n g r s e ni sa l s op r o p o s e d g r s ma n dg r s e ns o l v et h er e s o u r c es h a r i n gp r o b l e mi n n g n g r s e nw r a p p c sa l lt h er c s o b i c c si nn g ni n t og r i ds e r v i c ea n dd e f i n e st h e v i r t u a lo r g a n i z a t i o na n dv i r t u a ls e r v i c et os o l v et h er e s o u r c cs h a r i n g p r o b l e mw i t ht h e h e l po fg r i dt e c h n o l o g y t h ef o r m a l i z a t i o nm e t h o do fg r s ma n di t ss e r v i c e 觚渊 m e c h a n i s mi sa l s op r o p o s e dw h i c hd e s c r i b e st h es t a t i ca n dd y n a m i cc h a 矗i c t e 删i co f t h em o d e lp r e c i s e l y t h er e s e u r e em o d e lo fg r s e ni sa l s op r o p o s e dw h i c hi st h e b a s i so f t h er e s o u r c es h a r i n g , i n f o r m a t i o ns e r v i c ea n dt h em a n a g e m c l l to f g r s e n ( 2 ) g o s s e n - ag r i d - e n a b l e do p e ns e r v i c es u p p o r t i n ge n v i r o n m e n ti nn g ni s p r o p o s e di n t h i sd i s s e r t a t i o nw h i c hi sa ni m p o r t a n ts y s t e mo fg r s e n as e r v i e e c a p a b i l i t yo p e n i n gm o d e la n ds e r v i c ei n t e r a c t i o nm o d e li ng o s s e na r ep r o p o s e d t or e a l i z et h eo p e n i n go fn e t w o r kc a p a b i l i t ya n ds e r v i c ec a p a b i l i t yi na nu n i f o r mw a y w h i c hb u i l dt h eb a s i co fr e s o u r c es h a r i n gi nn g n t h et a s ks c h e d u l i n gs y s t e mo f g s e e ( g r i d - e n a b l e dv a l u e - a d d e ds e r v i c ee x e c u t i o ne n v i r o n m e n t ) w h i c hi st h ec o r e c o m p o n e n to fg o s s e ni ss t u d i e d w i t ht h eh e l po fo d dt e c h n o l o g y , g s e ec a n 北京邮电大学博| 二学位论文 l e v e r a g ea l lt h es p a r e m e st op r o c e s ss e r v i c er e q u e s t , a n dt h e ns o l v et h e p e r f o r m a n c eb o t t l e n e c kp r o b l e m 、析mt r a d i t i o n a la p p l i c a t i o ns e r v e ri nn g n ( 3 ) as o t t - w a r ef r a m e w o r kb a s e dd e s i g nm e t h o do fg o s s e ni sp r o p o s e d ，w h i c h d e f i n e st h es y s t e mf r a m e w o r ka n dc o m p o n e n tf r a m e w o r ki n d e p e n d e n t e l y , a n dt h e b l a c k - b o xa n dw h i t e - b o xf r a m e w o r ka r ea p p l y c dt ot h es y s t e mf r a m e w o r ka n d c o m p o n e n tf r a m e w o r ks e p e r a t e l y t h ep r o p o s e dd e s i g nm e t h o di m p r o v e st h e r e u s a b i l i t yo fg o s s e na n dp r o m o t e st h ed e v e l o p m e n te f f e c i e n e ya n dr e l i a b i l i t yo f g o s s e n ( 4 ) as p nm o d e lo ft h ep r i o r i t y - b a s e dt a s ks c h e d u l i n gs y s t e mo fg r s e ni s p r o p o s e d b a s e do nt h i ss p nm o d e l ，t h et a s ks c h e d u l i n gr e q u i r e m e n t so fg r s e n a r e a n a l y z e da n da l la d v a n c e dp r i o r i t y b a s e dt a s ks c h e d u l i n ga l g o r i t h m ( p a s e d ) i s p r o p o s e d t h es i m u l a t i o nr e s u l t sv e r i f yt h a tt h ep r o p o s e da l g o r i t h mc 弛n o to n l y s c h e d u l et h eg r s e nt a s ka c c o r d i n gt op r i o r i t i e s ，b u ta l s op r o m o t et h et h r o u g h p u to f g r s e n t h ep r o p o s e ds p nm o d e la n ds c h e d u l i n ga l g o r i t h ma r em e a n i n g f u lt o c o m m o ns e r v i c e 面ds y s t e m k e y w o r d s ：n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ；r e s o u r c es h a r i n ge n v i r o n m e n t ； g r i d ；r e s o u r c es h a r i n gm o d e l ；r e s o u r c em o d e l ；s e r v i c e c a p a b i l i t yo p e n i n g ；t a s ks c h e d u l i n g ；s t o c h a s t i cp e t r in e t 北京邮电大学博士学位论文缩略涛 缩略语 a a a a u t h e n t i c a t i o n ，a u t h o r i z a t i o n ，a n da c c o u n t i n g认证、授权、结帐 a b e a g g r e g a t eb u s i n e s se n t i t y n r 聚合的业务实体 a s e da d v a n c e ds h o r t e s te x p e c t e dd e l a y 增强的最小期望等待时问优 先调度算法 a s ma b s t r a c ts t a t em a c h i n e s 抽象状态机 a v sa d v a n c e dv a l u e a d d e ds e r v i c e 高级增值服务 b eb u s i n e s se n t i t y 业务实体 b v sb a s i cv a l u e - a d d e ds e r v i c e基本增值服务 c b f c o m p o n e n tb a s e df r a m e w o r k 基于组件的框架 c b s f c o m p o n e n tb a s e ds o f t w a r ef r a m e w o r k 基于构件的软件框架 c c c s c o n f e r e n c ec a l lc o n f f o is c f 会议呼叫控制s c f c o r b ac o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e 公共对象请求代理结构 e j b e n t e r p r i s ej a v a b e a n 企业级j a v a b e a n e t o me n h a n c e dt e l e e o mo p e r a t i o n sm a p 瑁强的电佰还雷图 f c f sf i r s tc o m ef i r s ts e r v e先来先服务 f c pf u n c t i o nc a l lp o i n t 功能调用点 f if u n c t i o ni m a g e 功能镜象 g c c sg e n e r i cc a l lc o n t o ls c f一般呼叫控制s c f g e g wg r i d r v i c ee n a b l i n gg a t e w a y 网格服务使能网关 g g f g l o b a ig r i df o r u m全球网格论坛 g i sg s e ei n n e rs e r v e r g s e e 内部服务器 g o sg s e e0 u t e rs e r v e r g s e e 外部服务器 g o s s e n g r i d e n 曲l e d o p e n s e r v i c e s u p p o r i n g 融合网格下一代网络开放服 e n v i r o n m e n ti nn g n务支撑环境 g r s e ng r i d - e n v i e dr e s o u r c es h a r i n ge n v i r o n m e n ti n 融合网格的n g n 资源共享环 n g n境 g r s m g r i d - e n a b l e dr e s o u r c es h a r i n gm o d e li nn g n融合网格的下一代网络资源 共享环境 g r s m s ag r i d - e n a b l e dr e s o u r c es h a r i n gm o d e li nn o n 融合网格的n g n 资源共享模 ms e r v i c ea c c e 5 $ m e c h a n i s m 型中服务访问机制 g s c eg r i d - e n a b l e dv a l u e - a d d e ds e r v i c ec r e a t i o n融合网格的增值服务创建环 e n v i r o n m e n t境 g s e e g r i d - e n 曲l e dv a l u e - a d d e d s e r v i c ee x e c u t i o n融合网格的增值服务执行环 e n v i r o n m e n t 境 g s m eg r i d - e n a b l e ds e r v i c em a n a g e m e n ts e r v e r 融合网格的服务管理服务器 g w s d lg r i dw s d l网格服务描述语言 i ci n f o r m a t i o nc o l l e c t o r 信息搜集器 j a i n i n t e g r a t e dn e t w o r ka p if o rt h ej a v ap l a t f o r m j a v a 平台集成网络a p i m f c dm u l t i f a c t o r sc o m b i n a t i o nd i s t r i b u t i o n 多条件约束优先调度算法 北京邮电大学博士学位论文 缩略语 m m c c sm u l t i - m e d 忸c 越lc o t o is c f多媒体呼叫控制s c f m p c c s m u l t i p a r t yc a l lc o n t r o ls c f 多方呼叫控制s c f m s m a n a g e m e n ts e r v i c e 管理服务 m s cm o b i l es w i t c hc e n t e r移动交换中心 m s m q m u l t i s c r v e rm u l t i q u e u e多服务器多队列模犁 n g n n e x tg e n e r a t i o nn c h v o r k 下一代网络 n g o s sn e wg c n e r a t i n no p e r a t i o ns y s t e ma n ds o f t w a r e新一代运营系统软件 n m l d sn o d e l e v e l m m l i q u e u e w i t h p r i o r i t y t a s k节点级多优先级队列任务调 d i s t r i b u t i n gs y s t e m 度系统 n s f n o d es e l e c t i o nf a c t o r 节点选择因子 o a m o p e r a t i o n , a d m i n i s t r a t i o n , m a i n t e n a n c e 运行、管理与维护 o g s a o p e ng r i ds e r v i c e sa r c h i t e c t u r e 开放网格服务体系结构 o g s i o p e n 鲥ds e r v i c e si n f r a s t r u c t u r e 开放网格服务基础架构 o oo b j e c to r i e n t e d面向对象 o s a o p e ns e r v i c e a c c e s s 开放业务访问 p a g g w p a r l a y a sg r i de n a b l i n gg a t e w a yp a r l a y 应用服务器网格使能 网关 p a g s p a r l a yg r i ds e r v i c es e r v e rp a r l a y 网格服务器 p a s e d p r i o r i t y - b a s o d a s e d a l g o r i t h m 基于优先级的a s e d 调度算 法 p b a p r i o r i t yb a s e da l g o r i t h m 基于优先级的调度算法 p f s p a r l a yf u n c t i o ns e r v i c ep a r l a y 功能服务 p m f c d p r i o r i t y - b a s e dm f c da l g o r i t h m 基于优先级的m f c d 调度算 法 p r s p r i o r i t y b a s e dr sa l g o d t h m 基于优先级的r s 调度算法 p s e d p r i o r i t y - b a s e ds e da l g o r i t h m 基于优先级的s e d 调度算法 p s q fp r i o r i t y - b a s e ds q fa l g o r i t h m基于优先级的s q f 调度算法 m s p r i o r i t y - b a s e dt a s kd i s t r i b u t i n gs y s t e m 基于优先级的任务调度系统 i 强r a n d o ms e l e c t i n g 随机调度算法 s a g g ws i p a sg r i de n a b l i n gg a t e w a ys i p 应用服务器网格使能网 关 s c es e r v i c ec r e a t i o ne n v i r o n m e n t业务生成环境 s c f s e r v i c ec a p a b i l i t yf e a t u r e服务能力特征 s c p s e r v i c ec o n t r o lp o i n t业务控制点 s c ss e r v i c ec a p a b i l i t ys e r v e r服务能力服务器 s e d s h o r t e s te x p e c t e dd e l a y最小期望等待时问优先调度 算法 s g g ws c pg r i de n a b l i n gg a t e w a y s c p 网格使能网关 s i d s h a r e di n f o r m a t i o n d a t a共享信息数据 s l m s y s t e m sa n di n f o r m a t i o nm a p 系统和信息图 s i ps c s s i n ni n i t i a t i o np r o t o c o l 会话发起协议 s l as e r v i c el e v e la g r e e m e n t s 业务水平协定 s l e e s e r v i c el o g i ce x e c u t i o ne n v i r o n m e n t 业务逻辑执行环境 s m es e r v i c em a n a g e m e n te n v i r o n m e n t 业务管理环境 s m t d s s y s t e m - l e v e lm u t i q u e u e w i t h p d 耐i y t a s k系统级多优先级队列任务调 d i s t r i b u t i n gs y s t e m 度系统 s o a p s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c o l 简单对象访问协议 s p ns t o c h a s t i cp e t r in e t 随机p e t r i 网 s q f s h o r t e s tq u e u ef i r s t 最短队列优先调度算法 t m f t e l e m a n a g e m e n tf o r u m 是电信管理论坛 u a c u s e r a g e n tc l i e n t 用户代序客户机 u a s u s e r a g e n ts e w e r 用户代理服务器 u d d iu n i v e r s a ld e s c r i p t i o n , d i s c o v e r y , a n di n t e g r a t i o n 统一描述、发现和集成 u m lu n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e 统建模语言 v ov i r t u a lo r g a n i z a t i o n 虚拟组织 v s v o lv i r t u a ls e r v i c e v i r t u a lo r g a n i z a t i o nl a y e r 虚拟服务和虚拟组织层 w s d lw e bs e r v i c e sd e s c f i p t i o nl a n g u a g e w e b 服务描述语言 w s r fw e bs e r v i c e sr e s o u r c ef r a m e w o r k w e b 服务资源框架 x m le x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 一种语言 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽 我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：丝日期：垄! i ：2 ：1 2 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在 校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关 部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注释： 本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名：盘! 翌嗍塑盟12 北京邮电大学博士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1研究工作的背景和意义 以开放性、分布性和综合性为主要特征的下一代网络( n g n ：n e x tg e n e r a t i o n n e t w o r k ) 技术正在深刻地改变着传统电信网的观念和体系结构。n g n 采用分层、 开放的体系结构，其主要技术优势是各层间采用开放的协议或a p i 接口，从而 有利于打破传统电信网封闭的格局，实现多种异构网络的融合。更为准确地说， n g n 体系通过将业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载分离来实现相对独立的 业务体系，使上层业务与底层的异构网络无关，从而为实现业务提供了更为广阔 的空间。 n g n 通过提供标准的接口( 如p a r l a y o s a ) 实现网络能力的开放和业务层 的融合，支持第三方的业务开发商和业务提供商。但是，随着不断涌现的新的业 务需求，一次呼n t t 会话过程中涉及的业务特征已扩展到诸如业务质量控制、分 布式专有业务数据访问、业务代码的携带性等，这就需要为分布在业务层的属于 同一或不同业务运营商的计算资源、业务能力资源的复用提供支持。新的业务可 通过继承部分已有业务能力来实现，从而不但可以迸一步提高新业务的提供速 度，降低新业务的提供成本，而且可以向终端用户提供单一业务运营商难以独自 提供的，需使用多个业务运营商独特业务特征的业务。因此网络能力开放之后再 进一步开放业务能力，成为网络技术发展的趋势。 随着未来融合网络中业务的大量涌现，对运营业务的应用服务器的计算能力 和性能也提出了更高的要求。从全网角度来看，由于业务流量分布的不均衡性， 运营商仍有大量闲置处理能力未被使用，这就出现了处理能力的空闲与处理能力 “不足”之间的矛盾。而且下一代网络作为一个融合网络，网络中存在着诸多运 营商运营的诸多业务节点，包括s c p ，应用服务器等，应用服务器的种类也各不 相同。因此下一代网络的资源共享问题是一个亟待研究的问题。通过对n g n 资 源共享问题进行研究和解决将有利于节省网络建设成本，保护网络已有投资，丰 富业务市场，增加业务收入。 随着i n t e m e t 的发展，研究人员可以将很大范围上地理分布的异构计算机系 统集合在一起形成一个大规模的计算平台。该领域的研究产生了一个新的软件体 系结构一网格( g r i d ) 。( g r i dc o m p u t i n 曲的概念来源于电( e l e c t r i c a l 北京邮电大学博上学位论文 第一章绪论 p o w e r c - r i d ) ，人们试图实现：类似于家用电器能够极为方便的从电网中使用电力 资源那样，计算应用也能够便利地从一个大范围的分布的资源池中获取所需的各 种计算资源。网格计算就是在动态变化的拥有多个部门或团体的复杂虚拟组织 内，灵活、安全的协同资源共享与问题求解。 开放式网格服务架构( o p e ng r i ds e r v i c e sa r c h i t e c t u r e ，o g s a ) 是目前最新 的一种网格体系结构，被称为下一代的网格结构。o g s a 以网格服务( g r i d s e r v i c e ) 的方式对外提供服务接口，将一切网络资源都抽象为”服务”，实现”服 务”的共享和协作。o g s a 中网格服务采用w e bs e r v i c e s 这一标准开放的技术， 适用于n g n 业务能力开放问题的解决。而且网格技术适于解决动态变化的、跨 机制的异构虚拟组织间的资源共享和协同工作问题。其最大优点就是有利于全国 ( 全球) 范围内各种资源的共享。因此研究如何借助于网格技术解决下一代网络资 源共享问题将是一个有意义的方向。 1 2 项目背景和主要研究内容 本文作者在博士研究期间，主要从事下一代网络相关技术的研究工作。作为 主要研发人员参加了多个下一代网络方面的重大项目，主要包括： “支持多媒体和移动业务的软交换系统”( 国家8 6 3 计划项目，项目编号： 2 0 0 2 a a l 2 l o l 2 ) ： “支持多媒体和移动业务的软交换总体技术和方案”( 国家8 6 3 计划项目， 项目编号：2 0 0 1 a a l 2 1 0 2 1 ) ； “下一代网络中关于业务能力开放的安全机制研究”( 国家8 6 3 计划项目， 项目编号：2 0 0 3 a a l 2 1 5 2 0 ) ； 本论文是在这些项目的支持下完成的。概括起来，作者在攻读博士学位期间 的研究工作主要包括以下几个方面： ( 1 ) 对下一代网络应用服务器的业务执行环境、业务管理环境进行了研究、 设计和开发。作为主要技术负责人和核心成员具体负责业务执行环境的操作维护 管理系统、应用侧p a r l a yf r a m e w o r k 模块的设计与开发及业务执行环境系统容错 方案研究和设计。负责业务管理环境的需求分析、体系结构设计和功能实现。项 目研究中发现目前对n g n 应用服务器的研究并未解决业务能力开放的问题，进 而发现基于网格技术研究解决n g n 资源共享问题的意义。 ( 2 ) 研究融合网格技术的下一代网络开放服务支撑环境( g o s s e n ) 。该支 北京邮电大学博j ：学位论文 第一章绪论 撑环境以网格服务的形式将下一代网络的网络能力和业务能力以一致的方式开 放出去并且基于网络技术对资源协同共享的支持，来解决传统业务平台的处理 能力瓶颈问题为研究下一代网络资源共享问题打下基础。 ( 3 ) 研究融合网格技术的下一代网络开放服务支撑环境( g o s s e n ) 的设 计方法，提出一种基于软件框架的设计方法 ( 4 ) 研究下一代网络的资源共享问题，提出适用于下一代网络环境的融合 网格的下一代网络资源共享模型( g r s m ) 。研究g r s m 的形式化方法，对g r s m 的静态特性和动态特性进行准确刻画。 ( 5 ) 在g r s m 基础上研究并提出具有实际应用意义的融合网格的下一代网 络的资源共享环境( g r s e n ) 。研究该资源共享环境的资源模型。 ( 6 ) 对g r s e n 的任务调度问题进行深入研究，基于随机p e t r i 网研究g r s e n 的任务调度模型，提出了基于优先级的任务调度算法以提高系统吞吐量，并为服 务质量提供保障。 ( 7 ) 对下一代网络业务能力开放条件下的安全机制进行了深入研究。作为 主要技术负责人和核心研究人员负责业务能力开放条件下下一代网络安全体系 结构的研究与设计；并负责应用服务器和业务安全等级划分研究、安全能力协商 机制研究、访问控制机制研究子课题的研究。 1 3 研究工作的创新点 论文的主要创新点可简要归纳如下： ( 1 ) 提出了一种融合网格的下一代网络资源共享模型一g r s m ，并基于 g r s m 首次提出了融合网格的下一代网络资源共享环境- - g r s e n ，解决了下一 代网络的资源共享问题。所提出的g r s e n 作为g r s m 的实现实例借助于网格 技术将下一代网络资源统一封装成网格服务，并定义了虚拟服务和虚拟组织来解 决n g n 资源共享问题。采用离散数学和z 语言对g r s m 的静态特性和动态特 性进行了形式化定义，从而准确描述了g r s m 解决下一代网络资源共享问题的 方法。从资源共享的角度定义了g r s e n 的资源模型，为g r s e n 的资源共享、 信息服务以及共享资源的管理奠定了基础。 ( 2 ) 提出了一种融合网格技术的下一代网络服务支撑环境g o s s e n ，并基 于g o s s e n 提出了n g n 业务能力开放模型及业务交互模型，从而解决了下一代 网络网络能力和业务能力以一致的方式开放的问题，进而为下一代网络的资源共 北京邮电大学博士学位论文 托。章绪论 享奠定了基础。在c _ k ) s s e n 的核心组件一融合网格的增值服务执行环境( g s e e ) 的设计中，利用网格技术对资源共享和协同的支持，在系统过载时采用“疏导为 主”的方法，将服务请求调度到有空闲处理能力的外部服务器中执行，从而解决 传统n g n 应用服务器处理能力不足的问题。 ( 3 ) 提出了一种新的基于软件框架的g o s s e n 设计方法，该方法通过区别 定义系统框架和构件框架，并对这两种框架分别采用黑盒框架设计和白盒框架设 计的方法。提高了g o s s e n 系统的可重用性，进而提高了系统开发效率和可靠 性。 ( 4 ) 提出了g r s e n 的基于优先级的任务调度s p n 模型。分析g r s e n 的 具体要求，提出了改进的基于优先级的任务调度算法- - p a s e d 算法，该算法在 满足基于优先级任务调度的基础上能有效提高系统吞吐量。所提出的g r s e n 任 务调度系统模型和算法对通用服务网格系统也具有普遍意义。 1 4 论文结构和主要内容 本文研究的主要内容包括融合网格的下一代网络资源共享模型、基于g r s m 的下一代网络资源共享环境- - g r s e n 、g o s s e n 设计研究、g s e e 的任务调度 及其s p n 建模分析、g r s e n 任务调度研究。论文共包括七章，除了绪论和结束 语之外，其它章节的主要内容如下： ( 1 ) 国内外研究综述( 第二章) 主要介绍下一代网络的概念、功能和主要技术，对下一代网络应用服务器的 相关技术、网格技术进行概述。对下一代网络资源共享的研究进行综述，通过对 研究现状的分析总结出本论文的研究重点，为本文后续章节的研究打下了基础。 ( 2 ) 融合网格的下一代网络资源共享模型( 第三章) 本章首先列举若干下一代网络资源共享场景，并提出下一代网络资源共享的 需求。提出融合网格的下一代网络资源共享模型，并对该资源共享模型及其服务 访问机制进行形式化定义。 ( 3 )基于g r s m 的下一代网络资源共享环境一g r s e n ( 第四章) 本章基于g r s m 提出一种融合网格的下一代网络资源共享环境以解决下一 代网络资源共享问题。对g r s e n 的体系结构进行定义。从资源共享的角度提出 了g r s e n 的资源模型，对下一代网络网络能力资源、业务能力资源和其它资源 进行详细定义，并对资源之间的共享关系进行定义。在本章最后举例说明g r s e n 如何解决下一代网络资源共享问题。 4 北京揶电大学博上学位论文第一章绪论 ( 4 ) c 沁s s e n 设计研究( 第五章) 本章提出一种融合网格技术的下一代网络开放服务支撑环境- g o s s e n g o s s e n 是本文第兰章所提出的融合网格的下一代网络资源共享环境中最重要 的组成部分。g o s s e n 借助于网格技术达到了两个目标：n g n 网络能力和业务 能力以一致的方式开放；g o s s e n 服务结点之问基于网格技术的处理能力共享。 本章首先定义了g o s s e n 的体系结构，由于业务能力开放是业务能力共享的前 提和基础，因此本章接着提出了g o s s e n 的业务能力开放模型和交互模型，解 决下一代网络业务能力开放的问题。 本章提出一种基于软件框架的g o s s e n 设计方法，该方法通过区分系统框 架和构件框架，并对它们分别采用黑盒框架设计和白盒框架设计的方法。该方法 提高了g o s s e n 系统的可重用性，进而提高了系统开发效率和可靠性。 本章最后以融合网格的增值服务执行环境( g s e e ) 为例介绍了基于软件框 架的c k ) s s e n 设计方法在g s e e 设计中的应用。并着重研究g s e e 如何借助于 网格技术解决传统n g n 应用服务器处理能力瓶颈问题。提出了适用于g s e e 的 基于网格技术的任务调度系统和基本任务调度算法。采用随机p c t d 网技术对该 任务调度系统进行建模。为对比g s e e 任务调度与传统n g n 应用服务器的不同， 本章对传统分布式应用服务器的任务调度系统也进行了随机p c t r i 网建模。并通 过仿真实验对g s e e 的任务调度系统进行分析和评价。 (