[论文解读] GridSim: A Toolkit for the Modeling and Simulation of Distributed Resource Management and Scheduling for Grid Computing

Rajkumar Buyya, Manzur Murshed|ArXiv.org|Mar 14, 2002

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 12被引用 26

一句话总结

GridSim 是一个基于 Java 的离散事件仿真工具包，旨在对网格计算环境中的资源管理和调度进行建模与评估。通过模拟异构资源、用户和应用程序工作负载，它能够以可重复的方式在不同条件下评估调度算法的性能，展示了其在支持具有截止时间和预算约束的调度方面的有效性，并实现了可测量的性能提升。

ABSTRACT

Clusters, grids, and peer-to-peer (P2P) networks have emerged as popular paradigms for next generation parallel and distributed computing. The management of resources and scheduling of applications in such large-scale distributed systems is a complex undertaking. In order to prove the effectiveness of resource brokers and associated scheduling algorithms, their performance needs to be evaluated under different scenarios such as varying number of resources and users with different requirements. In a grid environment, it is hard and even impossible to perform scheduler performance evaluation in a repeatable and controllable manner as resources and users are distributed across multiple organizations with their own policies. To overcome this limitation, we have developed a Java-based discrete-event grid simulation toolkit called GridSim. The toolkit supports modeling and simulation of heterogeneous grid resources (both time- and space-shared), users and application models. It provides primitives for creation of application tasks, mapping of tasks to resources, and their management. To demonstrate suitability of the GridSim toolkit, we have simulated a Nimrod-G like grid resource broker and evaluated the performance of deadline and budget constrained cost- and time-minimization scheduling algorithms.

研究动机与目标

• 为解决由于分布式和受策略保护的资源，导致在真实环境中评估网格调度器性能的挑战。
• 实现对网格计算中资源代理和调度算法的可重复且受控的性能评估。
• 开发一个灵活的仿真框架，支持异构的时间共享和空间共享资源、用户以及应用程序模型。
• 通过模拟类似 Nimrod-G 的资源代理和受约束的调度算法，展示该工具包的实用性。

提出的方法

• GridSim 作为基于 Java 的离散事件仿真工具包实现，用于建模网格环境。
• 它支持对异构网格资源的建模，包括时间共享和空间共享系统。
• 该工具包提供了创建应用程序任务、将其映射到资源并管理其执行的原语。
• 它支持模拟具有不同需求和策略的用户工作负载。
• 通过可配置的参数（如截止时间和预算）来评估调度算法。
• 该框架支持模拟类似 Nimrod-G 的资源代理，以评估成本最小化和时间最小化策略。

实验结果

研究问题

• RQ1 尽管存在分布式和受策略保护的资源，如何以可重复且受控的方式评估网格调度算法的性能？
• RQ2 截止时间和预算约束对网格环境中调度效率有何影响？
• RQ3 在不同工作负载和资源配置下，成本最小化和时间最小化调度算法的对比如何？
• RQ4 像 GridSim 这样的仿真工具包在多大程度上能准确模拟真实世界的网格资源管理场景？
• RQ5 该工具包能否有效支持在异构网格环境中对复杂调度策略的评估？

主要发现

• GridSim 实现了对网格调度算法的可重复且受控的评估，克服了真实环境测试的局限性。
• 该工具包成功地对异构资源、用户和应用程序工作负载进行了建模，并支持可配置的策略。
• 在时间敏感的工作负载下，截止时间约束的调度算法表现出更高的任务完成率。
• 预算约束的调度实现了显著的成本降低，同时未影响在时间限制内的任务完成。
• 对类似 Nimrod-G 的代理的仿真表明，GridSim 能够有效支持复杂的调度逻辑和策略评估。
• GridSim 提供了一个可扩展且可伸缩的框架，适用于未来在网格资源管理和调度方面的研究。