ОРГАНИЗАЦИЯ ПРЕДМЕТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ В ГЕТЕРОГЕННОЙ СРЕДЕ НА ОСНОВЕ МУЛЬТИАГЕНТНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЗАДАНИЯМИ

Целью диссертационного исследования является разработка технологии предметно-ориентированных распределенных вычислений, позволяющей согласовать критерии качества решения задачи и предпочтения владельцев ресурсов и улучшить показатели этих критериев и предпочтений по сравнению с известными метапланировщиками, такими как GridWay и Condor DAGMan, за счет использования мультиагентных технологий управления заданиями и привлечения дополнительных знаний в процессе планирования вычислений и распределения ресурсов. В диссертации разработана агрегированная модель гетерогенной распределенной вычислительной среды (ГРВС), которая в сравнении с подобными моделями обеспечивает взаимосвязанное представление алгоритмических знаний предметных областей решаемых задач, а также знаний о программно-аппаратной инфраструктуре среды и административных политиках использования ее ресурсов. Предложены модели и алгоритмы определения показателей качества решения задач в ГРВС, базирующиеся на применении предложенной агрегированной модели среды и набора специализированных методов прогнозирования времени выполнения заданий. Создана система классификации заданий, позволяющая в отличие от известных систем подобного назначения привлечь дополнительные экспертные знания администраторов узлов ГРВС для детализации спецификаций вычислительных процессов решения пользовательских задач относительно особенностей ресурсов среды с целью снижения неопределенности в распределении заданий по узлам. Предложен мультиагентный алгоритм планирования вычислений и распределения ресурсов, характерными особенностями которого являются применение экономических механизмов регулирования спроса и предложения этих ресурсов, а также возможность его адаптации к различным моделям сочетания критериев качества решения задач и предпочтений владельцев ресурсов на основе методов дискретного многокритериального выбора. Разработан пакетный подход к организации предметно-ориентированных вычислений, базирующийся на построении распределенных пакетов прикладных программ (РППП), среда функционирования которых в отличие от других подобных сред может включать ресурсы HPC-кластеров, грид-систем, облачных инфраструктур и других программно-аппаратных компонентов, а также обеспечивать их интегрированное использование для решения крупномасштабных задач. Создана технология предметно-ориентированных распределенных вычислений в ГРВС, интегрирующая вышеупомянутые модели, алгоритмы, систему классификации заданий и пакетный подход, специализированные инструментальные средства создания и применения РППП, а также программно-аппаратные ресурсы среды в рамках единой технологической цепочки решения крупномасштабных задач. Новизна полученных в диссертации результатов заключается в учете специфики рассматриваемой среды и выполняемых в ней вычислительных процессов, использовании дополнительных знаний по сравнению с традиционными средствами, применении экономических механизмов регулирования спроса и предложения ресурсов, а также сквозном согласовании информационно-вычислительных моделей разрабатываемых пакетов, систем управления прохождением заданий и метапланировщиков связующего промежуточного программного обеспечения. Применение вышеперечисленных результатов диссертационных исследований позволяет обеспечить управление заданиями в предметно-ориентированной ГРВС на основе согласования заданных критериев качества решения задач и предпочтений владельцев ресурсов.