1、隨著工業(yè)界應(yīng)用對(duì)計(jì)算和存儲(chǔ)資源需求的不斷增長(zhǎng)，各大研究機(jī)構(gòu)以及企業(yè)紛紛構(gòu)建并擴(kuò)充自己的集群計(jì)算平臺(tái)，通過(guò)內(nèi)部使用或者向外租用方式提供計(jì)算資源。運(yùn)行在集群計(jì)算平臺(tái)上的任務(wù)來(lái)自不同用戶提交的各類應(yīng)用以及包含并行子任務(wù)的大型實(shí)際應(yīng)用。隨著集群計(jì)算平臺(tái)支持應(yīng)用的多樣化，運(yùn)行在集群計(jì)算平臺(tái)的任務(wù)對(duì)計(jì)算模式的需求更為復(fù)雜。以東南大學(xué)高性能計(jì)算中心為例，運(yùn)行在上面的任務(wù)主要有AMS任務(wù)（數(shù)據(jù)重建、MC仿真及物理分析）。其中數(shù)據(jù)重建和MC仿真任務(wù)對(duì)物理

2、計(jì)算資源的需求大和并行化程度要求高。而對(duì)于物理分析任務(wù)，對(duì)系統(tǒng)版本、運(yùn)行環(huán)境要求都不同，此時(shí)系統(tǒng)需要根據(jù)需求提供合適的系統(tǒng)環(huán)境以及根據(jù)突發(fā)的任務(wù)量以及計(jì)算需求進(jìn)行彈性的資源分配。因此，單一的計(jì)算模式不能滿足計(jì)算平臺(tái)上所運(yùn)行實(shí)際應(yīng)用的需求。
　　本論文針對(duì)集群計(jì)算平臺(tái)難以支持多樣化實(shí)際應(yīng)用的問(wèn)題，提出高性能計(jì)算和云計(jì)算混合環(huán)境解決方案。在混合環(huán)境方面，現(xiàn)有技術(shù)多為將高性能計(jì)算架設(shè)在云平臺(tái)之上，但是這種結(jié)構(gòu)存在很大的不足，尤其是對(duì)于網(wǎng)

3、絡(luò)密集型應(yīng)用，由于云計(jì)算不能夠提供高速頻繁的交互，所以會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能急劇下降。同時(shí)，不少研究將混合環(huán)境中的資源固定分配，這樣造成獨(dú)立系統(tǒng)各自資源分配不足或是分配過(guò)度問(wèn)題，其次任務(wù)到達(dá)量動(dòng)態(tài)變化，瞬時(shí)突增造成系統(tǒng)性能下降，最后這兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)缺乏全局的資源管理。
　　本文針對(duì)現(xiàn)有工作的一些不足，圍繞混合環(huán)境動(dòng)態(tài)資源管理中任務(wù)到達(dá)率預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)資源分配和資源優(yōu)化以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)四方面展開了如下研究:首先，針對(duì)高性能計(jì)算和云計(jì)算混合環(huán)境中任務(wù)到

4、達(dá)率存在周期性的特點(diǎn)，提出了基于周期性分解的任務(wù)到達(dá)率預(yù)測(cè)模型，采用基于低通濾波的周期性分解方法，大幅提高了任務(wù)到達(dá)率的預(yù)測(cè)精度;其次，基于預(yù)測(cè)結(jié)果，將混合環(huán)境中的動(dòng)態(tài)資源分配問(wèn)題建模成G/M/n排隊(duì)模型，并提出了相應(yīng)的動(dòng)態(tài)資源分配算法，實(shí)現(xiàn)根據(jù)任務(wù)到達(dá)率變化的動(dòng)態(tài)資源分配;第三，針對(duì)混合環(huán)境運(yùn)行過(guò)程中，云計(jì)算虛擬機(jī)負(fù)載不集中造成的物理機(jī)資源浪費(fèi)問(wèn)題，提出了基于虛擬機(jī)遷移的資源優(yōu)化方法，在保證虛擬機(jī)性能的同時(shí)，提高了物理機(jī)的資源利用率;

5、最后基于東南大學(xué)高性能計(jì)算中心，結(jié)合相應(yīng)的理論研究成果，給出了高性能計(jì)算和云計(jì)算混合環(huán)境的設(shè)計(jì)和部署方案。基于東南大學(xué)AMS實(shí)驗(yàn)的真實(shí)的數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)各功能模塊分別進(jìn)行測(cè)試以驗(yàn)證理論研究成果的有效性。
　　基于四個(gè)方面的理論及系統(tǒng)研究，我們對(duì)高性能計(jì)算和云計(jì)算混合環(huán)境中動(dòng)態(tài)資源管理機(jī)制進(jìn)行了深入地探討和思索。通過(guò)一系列仿真測(cè)試以及在真實(shí)的東南大學(xué)高性能計(jì)算中心環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的模型、算法以及動(dòng)態(tài)資源管理機(jī)制能夠有效提高