（計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)論文）基于globus和cgsp的化工網(wǎng)格應(yīng)用與研究.pdf

摘要 基于g l o b u s 和c g s p 的化工網(wǎng)格應(yīng)用與研究 摘要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，人們對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的要 求也越來(lái)越高。人們已不再滿足普通信息的共享，而是要求幾乎所有資源 都可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)共享。網(wǎng)格的出現(xiàn)使人們的希望變成可能。網(wǎng)格可以實(shí) 現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境中的資源共享和協(xié)同工作，最終消除信息孤島和資源孤 島。隨著網(wǎng)格技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展，基于網(wǎng)格環(huán)境的應(yīng)用研究已經(jīng)越來(lái)越多。 網(wǎng)格技術(shù)作為第三代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是目前受到密切關(guān)注的研究領(lǐng)域，具有非 常重大的科研和應(yīng)用前景。目前許多行業(yè)也紛紛在網(wǎng)格應(yīng)用方面投入相當(dāng) 多的努力，爭(zhēng)先恐后地將網(wǎng)格技術(shù)和行業(yè)特色相結(jié)合，努力發(fā)揮網(wǎng)格特有 的魅力。 本論文首先介紹了網(wǎng)格技術(shù)的基本原理和應(yīng)用項(xiàng)目，然后通過(guò)典型 化工服務(wù)實(shí)例在g l o b u s 和c g s p ( c h i n a g r i ds u p p o r tp l a t f o 瓶) 兩個(gè)平臺(tái) 的部署和應(yīng)用，對(duì)g t 4 ( g l o b u st o o l 姍4 ) 和c g s p 以及在這服務(wù)進(jìn)行了 比較和分析，從體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法、服務(wù)部署過(guò)程、安全策略以及在化 工網(wǎng)格的應(yīng)用能力等方面進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，并對(duì)c g s p 用戶界面設(shè) 計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)和提高，豐富了c g s p 的接口類型。 在對(duì)網(wǎng)格中間件對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合行業(yè)需要和網(wǎng)格特點(diǎn)提出 了一種適合化工行業(yè)應(yīng)用的化工網(wǎng)格模型。該模型基于g l o b u s 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)， 并借鑒c g s p 平臺(tái)的部分優(yōu)勢(shì)，分別設(shè)計(jì)了網(wǎng)格模型的核心框架體系和化 工應(yīng)用擴(kuò)展體系，并提供化工網(wǎng)格p o r t a l 實(shí)現(xiàn)功能發(fā)布。讓用戶可以透明 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 使用化工網(wǎng)格內(nèi)的資源。搭建了化工網(wǎng)格應(yīng)用與g l o b u st o o l l ( i t 之間的橋 梁?；ぞW(wǎng)格的研究使行業(yè)用戶利用復(fù)雜的網(wǎng)格資源變得簡(jiǎn)單，對(duì)推動(dòng)高 性能計(jì)算在化工教學(xué)科研領(lǐng)域的普及和應(yīng)用有著重要的作用。 關(guān)鍵字：網(wǎng)格，g l o b u s ，g t 4 ，c g s p ，化工網(wǎng)格 i i 摘要 t h ea p p l i c a t i o na n ds t u d yo fc h e m g r i d b a s e do ng l o b u sa n dc g s p a bs t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c l l i l o l o g ya n dm ep o p u l a r 塒o f i n t e m e t ，d e m a n d sf o rc o m p u t e r sb yp e o p l ei n c r e a s ed r a m a t i c a l l y t h e ya r en o l o n g e rs a t i s f i e dw i t ht h eg e n e r a li n f o m a t i o ns h a r i n g ，b u tt oh o p et os h a a l m o s ta nt h er e s o u r c e s t h ee m e 唱e n c eo f 鏟i dm a k e st h ed r e a l i lc o m et u r e i t c a i lr e a l i z er e s o u r c e ss h a r i l l ga n dc o o r d i n a t e dw o r k i n gi nt l l ev i r t u a ln e 鉚o r k e n v i r o m e n t s ，a i l df i n a l l ye l i m i n a r t et h ei n f o r m a t i o ni s l a n d sa n dr e s o u r c e i s l a n d s t h e r ea r em o r ea n dm o r er e s e a r c h e sa n d 印p l i c a t i o n so n 西dw i 也t h e d e v e l o p m e n to fg r i dt e c l l l l o l o g y a s 也e 也i r dn e 觚o r kt e c h n i q u e s ，a tp r e s e n t ， p e o p l ep a yn l o r e 舭n t i o nt ot l l e 鰣d ，c o n s i d e r i n gi tt ob eav e 巧i n l p o r t 2 i n t p r o s p e c to fs c i e n t i f i cr e s e a r c ha n d 印p l i c a t i o n m a n yo r g a l l i z a t i o n s 仃ym e i r b e s tt op u tm o r ea t t e n t i o nt o 西da n di m e 鏟a t et i l e i rc h a r a c t e r i s t i c sw i t l l 戧l e t e c h n o l o g y ；i no r d e rt od i s p l a yad i s t i n c t i v ec h a 】r r no fg r i d t h et h e s i sf i r s tt a l l ( sa b o u tt h eb a s i cm e o 巧o f 晰da n do u r 印p l i c a t i o n p r o j e c t s a f t e r d e n l o n s t r a t i n ge x 鋤p l e s o fs e r v i c e sa b o u tc h e m i c a l 印p l i c a t i o n sb a s e do ng l o b u sa 1 1 dc g s p ( c h i n a 儺ds u p p o r tp l a t f o m l ) ，i tt l l e n d o e sam e t i c u l o u s 咖d yo nt 1 1 ed i 仃e r e n c e sb e t w e e ng t 4 ( g l o b u st o o l 妣4 ) a l l dc g s p ，i nr e g 砌t om a n yw a y ss u c h 嬲a r c h i t e c t u r e ，d e s i g i lm 劬o d ， i i l 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 c r e a t i n gs t e p s ，s e c u r i 劬p r o s p e c t si nc h e m i c a l 印p l i c a t i o na n ds oo n a n dt h e m o d i f i c a t i o na n di m p r o v e m e n to fc g s pu s e r si n t e r f a c ea r ed i s c u s s e di n d e t a i l sa n dan e wi n t e r f a c et y p ei sa d d e di nc g s p b a s e do nm ec o n l p a r i s o na n da n a l y s i so ft h em i d d l e w a r e ，t h et h e s i s p r 叩o s e san e wm o d e la b o u tc h e m 研i d ( c h e m i c a l 鰣d ) ，h i c hi ss u i t a b l ef o r c h e m i c a lf i e l da i l dai n t e g r a t i o no fc e r t a i nr e q u i r e sa n dg r i dc h a r a c t e r i s t i c s t h em o d l eb a s e do ng l o b u sa n du s i n gb e n e f i t so fc g s pf o rr e f e r e n c ed e s i g n s c o r ea r c h i t e c t u r ea n de x p a n d e da r c h i t e c t u r ef o rc h e m i c a l 印p l i c a t i o n a n di t s u p p l i e sp o r t a lt op u tr e l e a s e 向n c t i o nu p ，i no r d e rt om 小t h er e s o u s e sm o r e t r a i l s p a r e n tf o ru s e r s ，t h a tb u i l tab r i d g eb e t w e e nt 1 c h e m g r i da p p l i c a t i o n a i l dg l o b u st o o l l ( i t i t se a s i e rf o ru s e r st om a k eu s eo fc o m p l i c a t e dg r i d r e s o u r s e ，a n dw i l lp l a ya ni l n p o r t 2 m tr o l eo 仆iq u a l 塒c o m p u t i n ga p p l i c a t i o ni n c h e m i c a lt e a c h i n ga n dr e s e 鯽c hw o r k s k e y w o i s ：僦d ，g 1 0 b u s ，g t 4 ，c g s p ，c h e m 僦d i v 北京化工大學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立 進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含 任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重 要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲 明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 蘊(yùn)壘 日期： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明 五矽擴(kuò)6 z 學(xué)位論文作者完全了解北京化工大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī) 定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬北京化工大 學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允 許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可 以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。 保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密范圍，在上年解密后適用本授 權(quán)書。非保密論文注釋：本學(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書。 作者簽名：窒f 生 導(dǎo)師簽名：艘 日期：塑芝：! ：蘭 日期： 2 ?？罪?、2 第一章緒論 第一章緒論 1 1 課題背景 隨著h t e m e t 的普及和計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，電子郵件、搜索引擎、即時(shí) 通信，以及近年興起的p 2 p 、b l o g 、i p t v 已日益融入社會(huì)生活的方方面面，成為我們 生活必不可少的部分。但是新技術(shù)的應(yīng)用，使彳導(dǎo)i p 層越來(lái)越臃腫，復(fù)雜的功能使得 組播和服務(wù)質(zhì)量保證至今無(wú)法得以實(shí)現(xiàn)。而i p v 4 向i p v 6 過(guò)渡增加了i p 層的復(fù)雜性和 脆弱性，兩種協(xié)議接口的支持也引入更多的互操作等問(wèn)題。越來(lái)越多的研究者對(duì)當(dāng)前 互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)失去信心，認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)的情況“每況愈下”，非常容易受到攻擊，并 可能造成災(zāi)難性的后果。然而人類對(duì)攀登科學(xué)高峰的追求是永無(wú)止境的，并善于將新 技術(shù)與日常生活緊密結(jié)合，最終為人所用。網(wǎng)格【1 j 的出現(xiàn)，在一定程度上解決了這些 問(wèn)題。 網(wǎng)格的構(gòu)想源于電力網(wǎng)，其基本思想就像人們?nèi)粘Ｉ钪袕碾娋W(wǎng)中獲取電能一樣 獲取分布在網(wǎng)絡(luò)上強(qiáng)大而豐富的高性能的計(jì)算能力【2 j 。網(wǎng)格是繼傳統(tǒng)因特網(wǎng)、萬(wàn)維網(wǎng) 之后的第三代因特網(wǎng)應(yīng)用。試圖實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上所有資源的全面連通，即將互聯(lián)網(wǎng)上的 資源整合成一臺(tái)超級(jí)服務(wù)器，形成對(duì)用戶相對(duì)透明的虛擬的高性能計(jì)算環(huán)境，最終實(shí) 現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境上的資源共享和協(xié)同工作，有效地提供計(jì)算服務(wù)、內(nèi)容服務(wù)、存儲(chǔ)服 務(wù)等。過(guò)去人們往往把計(jì)算資源和有形的計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來(lái)，而網(wǎng)格就是在剝?nèi)チ烁鞣N 具體的計(jì)算資源的基礎(chǔ)上，將計(jì)算能力抽取出來(lái)，形成一種分布在網(wǎng)上的抽象的計(jì)算 能力，在實(shí)現(xiàn)了資源基礎(chǔ)和計(jì)算能力的分離的同時(shí)，將原本有形專業(yè)的計(jì)算能力轉(zhuǎn)化 為無(wú)形通用的計(jì)算能力。 網(wǎng)格的意義【3 】，就如同互聯(lián)網(wǎng)改變了人們傳統(tǒng)的通信方式和通信手段一樣，它將 改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的計(jì)算方式和計(jì)算手段，網(wǎng)格技術(shù)將為人們提供更強(qiáng)大、更方便、更高 級(jí)的問(wèn)題求解手段。雖然網(wǎng)格技術(shù)已得到了較廣泛的應(yīng)用，但還遠(yuǎn)未成熟，網(wǎng)格還處 在發(fā)展中。 1 2 網(wǎng)格應(yīng)用研究現(xiàn)狀 美國(guó)是最早從事網(wǎng)格技術(shù)研究的國(guó)家，目前也是網(wǎng)格研究走在世界最前列的國(guó) 家?，F(xiàn)在，網(wǎng)格的研究已經(jīng)從美國(guó)和歐洲推廣到了世界各大洲，各個(gè)國(guó)家和地區(qū)都投 入了大量的資金進(jìn)行網(wǎng)格技術(shù)研究和網(wǎng)格基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。 目前國(guó)外已有很多較為成熟的網(wǎng)格項(xiàng)目，比如g 1 0 b u s 項(xiàng)目、l e g i o n 、c o n d o r 、 c o r k l o r - g 、n i m r o d 、u n i c o i 也以及n s f 。而美國(guó)能源部的d o es c i e n c e 酬d 、歐盟 的e u r o g d 計(jì)劃、d 御隗僦d 計(jì)劃，t e r a g r i d ，n a s a 等都是較為成熟的、建立并 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 使用基于網(wǎng)格的方案解決計(jì)算、數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)需求的組織【4 】。 g l o b u s 項(xiàng)目是一個(gè)多機(jī)構(gòu)的研究工作，它旨在為計(jì)算網(wǎng)格創(chuàng)建基本的基礎(chǔ)設(shè)施以 及高級(jí)服務(wù)。在后面的章節(jié)中會(huì)詳細(xì)介紹。l e g i o n 是弗吉尼亞大學(xué)的一個(gè)中間件項(xiàng)目 計(jì)劃，是為了網(wǎng)格應(yīng)用而設(shè)計(jì)的基于對(duì)象的元系統(tǒng)軟件。該項(xiàng)目的目標(biāo)是通過(guò)為處理 器、數(shù)據(jù)系統(tǒng)、文件系統(tǒng)等提供標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)象表示，從而推動(dòng)分布式系統(tǒng)軟件的原則性 設(shè)計(jì)。c o n d o r 是一種利用計(jì)算作業(yè)的空閑工作站的工具。在作業(yè)大體上不需要進(jìn)行相 互通信的情況下，c o i m o r 非常適合于參數(shù)研究和大吞吐量的計(jì)算，而c o n d o g 作為 一個(gè)派生的軟件系統(tǒng)，可以為c o i l ( 1 0 r 和g l o b u s 起到有益的協(xié)調(diào)作用，使其將絕大部 份的注意力放在網(wǎng)格應(yīng)用的作業(yè)管理服務(wù)上【引。d o es c i e n c eg r i d 建立在網(wǎng)格計(jì)算中 間件和工具的基礎(chǔ)之上，旨在提供一個(gè)高級(jí)的分布式計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，從而獲得在科學(xué) 計(jì)算方面的可伸縮性。這樣將能從根本上改變科學(xué)計(jì)算的應(yīng)用，使不同資源的大規(guī)模 系統(tǒng)的構(gòu)建與像如今的桌面系統(tǒng)一樣方便地使用。d a t a 僦d 是一個(gè)由歐盟提供資助的 計(jì)劃，旨在訪問(wèn)隸屬于不同機(jī)構(gòu)的地域上分布的計(jì)算能力和存儲(chǔ)工具。主要為不同學(xué) 科的科學(xué)實(shí)驗(yàn)海量數(shù)據(jù)處理提供所需的資源。美國(guó)軍方目前正在實(shí)施“全球信息網(wǎng)格 計(jì)劃，預(yù)計(jì)2 0 2 0 年完成，作為這個(gè)計(jì)劃的一部分，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)已啟動(dòng)了一個(gè)將 耗資1 6 0 億美元、歷時(shí)8 年的項(xiàng)目，包括系統(tǒng)的研制、建設(shè)、維護(hù)和升級(jí)等多方面的 工作。 在國(guó)內(nèi)，網(wǎng)格計(jì)算正處于快速發(fā)展時(shí)期，主要有中科院牽頭的“國(guó)家高性能計(jì)算 環(huán)境( n a t i o n a lh i g l lp e r f o m a n c ec o m p u t i n ge n v i r o n m e n t ，n h p c e ) ”項(xiàng)目1 6 j ，其長(zhǎng)期 目標(biāo)是提高計(jì)算網(wǎng)格系統(tǒng)的性能、可擴(kuò)展性及可用性。目前包括北京、長(zhǎng)沙、成都、 合肥、上海、西安等幾個(gè)試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。另一個(gè)重要的項(xiàng)目是中國(guó)教育科研網(wǎng)格c l l i n a 嘶d 項(xiàng)目是教育部“十五”2 l l 工程公共服務(wù)體系建設(shè)的重大專項(xiàng)，在后面的章節(jié)也會(huì)詳 細(xì)介紹到。2 0 0 2 年國(guó)內(nèi)啟動(dòng)的8 6 3 信息領(lǐng)域高性能計(jì)算機(jī)及其核心軟件專項(xiàng)就是一個(gè) 網(wǎng)格計(jì)算項(xiàng)目，它以“需求牽引、技術(shù)跨越、聚焦網(wǎng)格為指導(dǎo)思想，以實(shí)現(xiàn)高性能 計(jì)算機(jī)及其核心軟件技術(shù)跨越為目標(biāo)，研制能有效支持科學(xué)工程計(jì)算、新一代因特網(wǎng) 信息服務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，具有資源共享、協(xié)同工作能力的國(guó)家高性能計(jì)算環(huán)境( 亦稱網(wǎng) 格) ，將高性能計(jì)算服務(wù)送到科教、企業(yè)、政府等各方面用戶的桌面上，推動(dòng)我國(guó)網(wǎng) 格應(yīng)用及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高我國(guó)的綜合國(guó)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力。 目前國(guó)內(nèi)在計(jì)算網(wǎng)格方面作了大量的研究并取得了初步的成果。目前多個(gè)網(wǎng)格研 究項(xiàng)目正在進(jìn)行中，如“中國(guó)網(wǎng)格”、“上海教育網(wǎng)格( 多所上海大學(xué)參加) ”、“仿真 網(wǎng)格( 航天二院、清華大學(xué)) 、“織女星網(wǎng)格( 中科院計(jì)算所) ”等。在校園計(jì)算網(wǎng)格 方面也有一定的進(jìn)步，如河海大學(xué)計(jì)算網(wǎng)格、華中科大計(jì)算網(wǎng)格等也相繼在一定范圍 內(nèi)投入應(yīng)用，取得相當(dāng)?shù)某晒@兩個(gè)計(jì)算網(wǎng)格都是以g t 4 和c g s p 為平臺(tái)，同時(shí)結(jié) 合集群管理軟件，為網(wǎng)格用戶提供了w | e b 的網(wǎng)格門戶。 2 第一章緒論 1 3 論文結(jié)構(gòu)及內(nèi)容 本文主要圍繞基于g l o b u s 和c g s p 中間件的化工網(wǎng)格典型服務(wù)部署應(yīng)用進(jìn)行了 研究，在兩個(gè)中間件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)實(shí)際化工服務(wù)并進(jìn)行深入對(duì)比和分析，并在此基礎(chǔ)上實(shí) 現(xiàn)了基于g l o b u s 的、以服務(wù)為核心的化工網(wǎng)格模型。本文的主要內(nèi)容安排如下： 第1 章主要講述本課題的研究背景、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀內(nèi)容，以及論文結(jié)構(gòu)和內(nèi) 容。 第2 章網(wǎng)格技術(shù)的基本原理，主要闡述了網(wǎng)格的概念、特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)及演變 過(guò)程。并詳細(xì)介紹了g l o b u s 和c g s p 的體系結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，并對(duì)兩個(gè)中 間件平臺(tái)進(jìn)行了比較和分析。 第3 章 介紹了基于g t 4 平臺(tái)的網(wǎng)格服務(wù)的實(shí)現(xiàn)方法，詳細(xì)說(shuō)明了單資源和多 資源兩個(gè)實(shí)際化工服務(wù)的部署和對(duì)比分析。 第4 章簡(jiǎn)單介紹了基于c g s p 的單資源化工服務(wù)部署的實(shí)現(xiàn)，并對(duì)c g s p 用戶 界面設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。同時(shí)，對(duì)兩個(gè)平臺(tái)的相似服務(wù)的部署和特性以 及在化工網(wǎng)格平臺(tái)的應(yīng)用上進(jìn)行了研究分析。 第5 章介紹了以g l o b u s 網(wǎng)格中間件為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)適合化工行業(yè)應(yīng)用的化工網(wǎng)格 模型的研究。 第6 章總結(jié)與展望，論述本課題取得的成果并提出優(yōu)化以及改進(jìn)的幾點(diǎn)意見。 第二章網(wǎng)格技術(shù) 第二章網(wǎng)格技術(shù) 2 1 網(wǎng)格概念 網(wǎng)格計(jì)算這一術(shù)語(yǔ)最早出現(xiàn)于2 0 世紀(jì)9 0 年代中期，它用于描述在科學(xué)工程計(jì)算 領(lǐng)域由個(gè)體或機(jī)構(gòu)等各種類型的網(wǎng)絡(luò)資源提供者組成的動(dòng)態(tài)環(huán)境下的一種靈活、安 全、協(xié)同資源共享模式。作為新一代網(wǎng)絡(luò)計(jì)算與應(yīng)用技術(shù)，網(wǎng)格的本質(zhì)不是它的規(guī)模， 而是充分利用互連網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的各種軟硬件資源，支持廣域環(huán)境上的資源共享、互通 與互用，消除資源孤島，以較低成本獲得高性能。 2 1 1 網(wǎng)格定義 就廣義的網(wǎng)格而言，是指網(wǎng)格計(jì)算( 僦dc o m p u t i n g ) 【7 ，8 】。巨大全球網(wǎng)格( g g g ， 骶a tg l o b a lg r i d ) 不僅包括計(jì)算網(wǎng)格、數(shù)據(jù)網(wǎng)格、信息網(wǎng)格、知識(shí)網(wǎng)格、商業(yè)網(wǎng)格， 還包括一些已有的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式，例如對(duì)等計(jì)算、寄生計(jì)算等。而狹義的網(wǎng)格則專指 計(jì)算網(wǎng)格( c o m p u t a t i o n a l 嘶d ) 。 不管是狹義的還是廣義的網(wǎng)格，其目的就是要利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置 的電腦組織成一臺(tái)“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、信息 資源、軟件資源、通信資源、知識(shí)資源、專家資源等的全面共享。傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn) 了計(jì)算機(jī)硬件的連通，w 曲實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)頁(yè)的連通，w 曲服務(wù)實(shí)現(xiàn)了程序和程序之間的共 享，而網(wǎng)格則試圖實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上所有資源的全面連通【9 】。 阿岡國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的i a i lf o s t e r 在網(wǎng)格是什么? 鑒別網(wǎng)格的三個(gè)指標(biāo)i l o l 一 文中，限定網(wǎng)格必須同時(shí)滿足三個(gè)條件： ( 1 ) 在非集中控制的環(huán)境中協(xié)同使用資源網(wǎng)格整合各種資源，協(xié)調(diào)各種使 用者，這些資源和使用者在不同控制域中，比如，個(gè)人電腦和中心計(jì)算機(jī)：相同或不 同公司的不同管理單元；網(wǎng)格還解決在這種分布式環(huán)境中出現(xiàn)的安全，策略，使用費(fèi) 用，成員權(quán)限等問(wèn)題。否則，只能算本地管理系統(tǒng)而非網(wǎng)格。 ( 2 ) 使用標(biāo)準(zhǔn)，開放，通用的協(xié)議和界面網(wǎng)格建立在多功能的協(xié)議和界面 之上，這些協(xié)議和界面解決認(rèn)證，授權(quán)，資源發(fā)現(xiàn)和資源存取等基本問(wèn)題。這些協(xié)議 和界面標(biāo)準(zhǔn)化和開放化的重要性。否則，只算一個(gè)具體應(yīng)用系統(tǒng)而非網(wǎng)格。 ( 3 ) 得到非平凡的服務(wù)質(zhì)量一網(wǎng)格允許它的資源被協(xié)調(diào)使用，以得到多種服 務(wù)質(zhì)量，滿足不同使用者需求，如系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，流通量，有效性，安全性，及資源 重定位，使得聯(lián)合系統(tǒng)的功效比其各部分的功效總和要大得多。 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 1 2 網(wǎng)格特點(diǎn) 雖然網(wǎng)格系統(tǒng)具有分布式的一些特征，但是作為一種新的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施，網(wǎng)格 還具有一些重要特點(diǎn)，這些特點(diǎn)對(duì)于網(wǎng)格構(gòu)建、網(wǎng)格應(yīng)用和研究有著重要的影響。網(wǎng) 格的特點(diǎn)【l l 】包括五個(gè)方面。 l 、分布性 組成網(wǎng)格的資源可能是計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、儀器資源等，他們分布 在地理位置不同的許多地方。在這種分布環(huán)境下，需要解決網(wǎng)格資源針對(duì)任務(wù)的分配 和調(diào)度問(wèn)題，傳輸和通信問(wèn)題，人與系統(tǒng)以及人與人之間的交互和協(xié)同問(wèn)題，網(wǎng)格應(yīng) 用在分布環(huán)境中自動(dòng)執(zhí)行和協(xié)作問(wèn)題。 2 、異構(gòu)性 網(wǎng)格資源是多種多樣的，對(duì)于計(jì)算資源，有不同類型的計(jì)算機(jī)，不同的計(jì)算方式， 不同的計(jì)算接口，不同的系統(tǒng)架構(gòu)；同樣對(duì)于存儲(chǔ)資源和其他資源，也面臨同樣的問(wèn) 題。因此，網(wǎng)格既要具有利用資源的異構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行處理的能力，也要具有提供一致資 源管理的能力。 3 、自治性 網(wǎng)格計(jì)算資源首先是隸屬于某個(gè)具體單位的，因此該單位對(duì)它所擁有的資源具有 最高級(jí)的管理控制權(quán)限。但是，另一方面網(wǎng)格資源也是提供給整個(gè)網(wǎng)格的，因此網(wǎng)格 系統(tǒng)也應(yīng)該對(duì)該資源有相應(yīng)的管理和控制權(quán)限，這樣就必須解決管理的多重性問(wèn)題， 實(shí)現(xiàn)各種管理的協(xié)調(diào)一致問(wèn)題。 4 、動(dòng)態(tài)性 網(wǎng)格作為一種基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)該具備強(qiáng)壯的可擴(kuò)展性，它必須能動(dòng)態(tài)增加和動(dòng)態(tài)減 少，即隨著時(shí)間的推移，網(wǎng)格擁有的資源或功能可以增加或減少。因此網(wǎng)格應(yīng)從性能、 功能、管理軟件、兼容性等方面適應(yīng)規(guī)模的變化。 5 、自相似性 網(wǎng)格的局部和整體之間存在著一定的相似性，局部往往在許多地方具有全局的某 些特征，而全局的特征在局部也有一定的體現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)，一個(gè)大型的網(wǎng)格自身又是 由許多子網(wǎng)格組成，這就好比現(xiàn)在的主干網(wǎng)和其子網(wǎng)的關(guān)系，這種特性在今后的網(wǎng)格 建造和研究過(guò)程中將起重要的作用。 2 2 網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu) 網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)是指關(guān)于如何建造網(wǎng)格的技術(shù)，給出了網(wǎng)格的基本組成與功能，描 述了網(wǎng)格各部分的關(guān)系以及集成它們的方式方法，刻畫了支持網(wǎng)格運(yùn)轉(zhuǎn)的有效機(jī)制。 可以說(shuō)，網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)就像是網(wǎng)格系統(tǒng)的靈魂和骨架，是網(wǎng)格技術(shù)最核心的部分。 6 第二章網(wǎng)格技術(shù) 2 2 1 五層沙漏模型 五層沙漏模型【1 2 1 3 】結(jié)構(gòu)是一種早期的網(wǎng)格抽象層次結(jié)構(gòu)，它強(qiáng)調(diào)協(xié)議的層次及其 在網(wǎng)格資源共享和互操作中的地位。通過(guò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)一種機(jī)制，使得虛擬組織的用戶與 資源之間能夠進(jìn)行資源使用的協(xié)商、建立共享關(guān)系，并且可以進(jìn)一步管理和開發(fā)新的 共享關(guān)系。這一標(biāo)準(zhǔn)化的開放結(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)格的擴(kuò)展性、互操作性、一致性以及代碼共享 都很有好處。該體系結(jié)構(gòu)共有五層，與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的關(guān)系如圖2 1 所示。 網(wǎng)格協(xié)議體系結(jié)構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議俸系結(jié)構(gòu) 應(yīng)用層 山 匯聚層 1 f 資源層 l 連接層 圖2 一l 五層結(jié)構(gòu)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的對(duì)比 形g 2 一l ：t h el a y e r e dg r i da r c h i t e 咖r ec o “峨tw i mt h ei n t e m e ta r c h i t e 咖r e 如圖所示，五層沙漏機(jī)構(gòu)從上到下分別是構(gòu)造層、連接層、資源層、匯聚層及應(yīng) 用層。下面對(duì)這五層的功能和特點(diǎn)分別介紹。 1 構(gòu)造層 它們是物理或邏輯實(shí)體，作用是向上提供可供共享的資源。常用的資源包括處理 能力、存儲(chǔ)系統(tǒng)、目錄、分布式文件系統(tǒng)、公布式計(jì)算機(jī)池、計(jì)算機(jī)集群等。 2 連通層 它是網(wǎng)絡(luò)事務(wù)處理通信的授權(quán)控制的核心協(xié)議?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)層提交的各種資源間的 數(shù)據(jù)交換都在這一層的控制下實(shí)現(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)各個(gè)資源間的授權(quán)驗(yàn)證、安全控制。在此 協(xié)議中提供一次登錄、委托授權(quán)、局域安全方案整合、基于用戶信任關(guān)系等功能。 3 資源層 資源層共享單獨(dú)的資源。它是定義在個(gè)別資源上的共享操作的安全協(xié)商、創(chuàng)建、 監(jiān)控、控制、記賬和付費(fèi)方面的協(xié)議。這些協(xié)議的實(shí)現(xiàn)調(diào)用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)層的功能來(lái)訪問(wèn) 和控制本地的資源。資源層只關(guān)心單獨(dú)的資源，不考慮分布收集的全局的原子性( 如 事務(wù)) 等問(wèn)題。 4 匯集層 匯集層協(xié)調(diào)多個(gè)資源。它的作用是將資源層提交的受控資源匯集在一起，供虛擬 組織的應(yīng)用程序共享、調(diào)用。為了對(duì)來(lái)自應(yīng)用的共享進(jìn)行管理的控制，匯集層提供目 7 冒囤 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 錄服務(wù)、資源分配、日程安排、資源代理、資源監(jiān)測(cè)、網(wǎng)格啟動(dòng)、負(fù)荷控制、賬戶管 理等多種功能。實(shí)現(xiàn)資源的匯集和各種共享行為。 5 應(yīng)用層 應(yīng)用層由在網(wǎng)格環(huán)境中操作的應(yīng)用組成。應(yīng)用通過(guò)在任意層中定義的服務(wù)以及在 這些服務(wù)上的調(diào)用的形式構(gòu)成。在體系結(jié)構(gòu)的每一層，有定義良好的提供訪問(wèn)某些有 用服務(wù)的協(xié)議，如資源管理、數(shù)據(jù)訪問(wèn)、資源發(fā)現(xiàn)等。 五層結(jié)構(gòu)之所以稱為沙漏，是由各部分協(xié)議數(shù)量的公布不均勻引起的。考慮到移 植、升級(jí)的方便性，核心部分的協(xié)議數(shù)量相對(duì)較少( 例如i n t e m e t 上的t c p 和h r r p ) ， 對(duì)于其最核心的部分，要實(shí)現(xiàn)上層協(xié)議( 沙漏的頂層) 向核心協(xié)議的映射，同時(shí)實(shí)現(xiàn) 核心協(xié)議向下層協(xié)議( 沙漏的底層) 的映射。按照定義，核心協(xié)議的數(shù)量不能太多， 這樣核心協(xié)議就成了一個(gè)協(xié)議層次結(jié)構(gòu)的瓶頸。在五層結(jié)構(gòu)中，資源層和連通層共同 組成這一核心的瓶頸部分，它促進(jìn)了單獨(dú)的資源共享。 2 2 2 開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu) 開放式網(wǎng)格服務(wù)結(jié)構(gòu)o g s a ( o p e n 嘶ds e r v i c e sa r c h i t e 陽(yáng)l r e ) 【1 ，h l 由世界網(wǎng)格論 壇( g l o b a lg r i df o n 】m ) 提出，是目前最具影響力的一種網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)。o g s a 的目 的就是為基于網(wǎng)格的應(yīng)用定義一種通用的、標(biāo)準(zhǔn)的、開放的體系結(jié)構(gòu)，它的目標(biāo)是通 過(guò)對(duì)一組標(biāo)準(zhǔn)化的接口的定義，將網(wǎng)格應(yīng)用中的所有基礎(chǔ)服務(wù)，如工作管理服務(wù)、資 源管理服務(wù)，安全服務(wù)等實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。 2 2 2 1 網(wǎng)格服務(wù) o g s a 最突出的思想就是以“服務(wù) 為中心。在o g s a 框架中，將一切都抽象為 服務(wù)，包括計(jì)算機(jī)、程序、數(shù)據(jù)、儀器設(shè)備等。這種觀念有利于通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口 來(lái)管理和使用網(wǎng)格。w 曲服務(wù)提供了一種基于服務(wù)的框架結(jié)構(gòu)，但是，w 曲服務(wù)面對(duì) 的一般都是永久服務(wù)，而在網(wǎng)格應(yīng)用環(huán)境中，大量的是臨時(shí)性的短暫服務(wù)，比如一個(gè) 計(jì)算任務(wù)的執(zhí)行等?？紤]到網(wǎng)格環(huán)境的具體特點(diǎn)，o g s a 在原來(lái)w r e b 服務(wù)概念的基礎(chǔ) 上，提出了“網(wǎng)格服務(wù)( 嘶ds e r v i c e ) ”【1 5 】的概念，用于解決服務(wù)發(fā)現(xiàn)、動(dòng)態(tài)服務(wù)創(chuàng) 建、服務(wù)生命周期管理等與臨時(shí)服務(wù)有關(guān)的問(wèn)題。簡(jiǎn)單的說(shuō)，網(wǎng)格服務(wù)= 接口行為+ 服務(wù)數(shù)據(jù)。圖2 2 是對(duì)網(wǎng)格服務(wù)的簡(jiǎn)單描述。 8 第二章網(wǎng)格技術(shù) 服務(wù)數(shù)據(jù)的訪翔 顯式撤銷 軟狀憊生命饜甥 綁定特經(jīng) 一可熬激活 認(rèn)證 g 曲熔簋、諏 - 1 ( 必籬構(gòu)， 其它接l = 】 標(biāo)準(zhǔn)接口t ( e r 緩的) 。通知 圖2 2 網(wǎng)格服務(wù)組成 f 迢2 - 2 ：t h eg r i ds e r v i c ef o 徹 一授權(quán) 暇務(wù)劍建 一服貉往冊(cè) 慘理 - 并發(fā) + 鱖同曩昏別聰塌的接 秘 2 2 2 2 開放網(wǎng)格服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施o g s i o g s a 只是一個(gè)框架，它不涉及網(wǎng)格服務(wù)如何實(shí)現(xiàn)等具體的問(wèn)題。g g f 組織的開 放網(wǎng)格服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施( o p e n 嘶ds e n ，i c e si 心a s t n j m 聆，o g s i ) 6 】工作組制定了o g s i 標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)o g s a 中提出的各種概念。 0 g s i 定義了網(wǎng)格服務(wù)實(shí)體中的創(chuàng)建、命名、生命期管理、監(jiān)控、并組合在實(shí)體 間交換信息登一記機(jī)制，還引入了標(biāo)準(zhǔn)的工廠和組注冊(cè)接口用于創(chuàng)建和發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格服 務(wù)?；谶@個(gè)規(guī)范，一個(gè)網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例是指一個(gè)w e b 服務(wù)，它遵循一組由w s d l 表 述的有關(guān)接口、擴(kuò)展及行為的約定。網(wǎng)格服務(wù)為分布的、長(zhǎng)期存在的狀態(tài)提供可控的 管理，在復(fù)雜的分布式應(yīng)用中，這種管理是十分急需的。網(wǎng)格服務(wù)通過(guò)定義接口來(lái)完 成不同的功能，服務(wù)數(shù)據(jù)是關(guān)于網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例的信息，因此網(wǎng)格服務(wù)可以簡(jiǎn)單地表示 為“網(wǎng)格服務(wù)= 接口行為+ 服務(wù)數(shù)據(jù)”。 o g s i 規(guī)范定義1 1 7 j 如下： 網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例如何命名及被引用。 如何使接口和行為成為所有網(wǎng)格服務(wù)的公共組成部分。 如何指定其他接口、行為以及他們的擴(kuò)展。 o g s i 規(guī)范定義了一個(gè)組建模型，這個(gè)模型將w 曲服務(wù)作為o g s i 的核心技術(shù)， 同時(shí)將w s d l 作為服務(wù)的描述機(jī)制，并將x m l 作為消息格式。但我們知道，w e b 服 務(wù)一般涉及無(wú)狀態(tài)服務(wù)，而網(wǎng)格服務(wù)是需要保持資源被共享的狀態(tài)，參與的客戶也是 要保持與服務(wù)的有狀態(tài)交互。圖2 3 所示為有關(guān)o g s i 的概念和w e b 服務(wù)的關(guān)系。 9 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖2 _ 3 0 g s i 與w 曲服務(wù)的關(guān)系 f i g 2 - 3 ：t h ei 沁l a t i o l l s h i pb e t w e e no g s i a n dw 曲s e r v i c e s 由于o g s i 與w 曲s e i c e s 并非完全兼容，主要具有下列三個(gè)缺陷：( 1 ) o g s i 的規(guī)范是一個(gè)整體，太冗長(zhǎng)，不夠清晰。( 2 ) o g s i 不支持很多現(xiàn)有w r e bs e r v i c e s 的 開發(fā)工具。( 3 ) o g s i 過(guò)于強(qiáng)調(diào)面向?qū)ο蟮母拍睿欢ㄒ趙 曲s e i c e s 上加入狀 態(tài)，這樣會(huì)造成了一些生硬和不方便。 因此針對(duì)人們提出的對(duì)o g s i 的批評(píng)，網(wǎng)格聯(lián)盟與i m b 公司在2 0 0 4 年1 月共同 提出了“w 曲服務(wù)資源框架w s i 心( w 曲s e r v i c er e s o u r c ef r a m e 、o r k ) 【培】，也是網(wǎng) 格技術(shù)發(fā)展史上的一座里程碑。 2 2 2 3w s r f w s r f 是由結(jié)構(gòu)信息標(biāo)準(zhǔn)化促進(jìn)組織o a s i s ( o 培a l l i z a t i o n 蠡wt h ea d v 觚c e m e n to f s t n 】c t u r e di n f o 衄a t i o ns t a i l d a r d s ) 發(fā)展的一個(gè)規(guī)范。準(zhǔn)確的說(shuō)它不是一種新的網(wǎng)格體系 結(jié)構(gòu)，它仍然是對(duì)o g s a 體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方法的一個(gè)詳細(xì)技術(shù)描述，w s l 強(qiáng)是o g s i 的 重構(gòu)和發(fā)展，它取代了o g s i 并融合在w 曲服務(wù)中，給予w e b 服務(wù)以新的描述和定 義，它是表示有狀態(tài)資源和w ，e b 服務(wù)之間關(guān)系的一種新方法，是網(wǎng)格技術(shù)與w r e b 服 務(wù)相結(jié)合的具體體現(xiàn)。w s i 強(qiáng)采用了與網(wǎng)格服務(wù)完全不同的定義：資源是有狀態(tài)的， 服務(wù)是無(wú)狀態(tài)的。為了充分兼容現(xiàn)有的w 曲服務(wù)，w s r f 使用w s d l1 1 定義o g s i 中的各項(xiàng)能力避免對(duì)擴(kuò)展工具的要求，原有的網(wǎng)格服務(wù)已經(jīng)演變成了w e b 服務(wù)和資源 文檔兩部分。w s r f 推出的目的在于定義出一個(gè)通用并且開放的架構(gòu)，利用w | e b 服務(wù) 對(duì)具有狀態(tài)屬性的資源進(jìn)行存取并包含描述狀態(tài)屬性的機(jī)制，另外也包含如何將機(jī)制 延伸至w r e b 服務(wù)中的方式。 w s r f 是一個(gè)服務(wù)資源的框架，由六種w 曲服務(wù)規(guī)范組成，它們通過(guò)定義“w 曲 服務(wù)資方法 ( w s i 沁s o l l r c e a p p r o a c h ) ，在w 曲服務(wù)的上下文中實(shí)現(xiàn)對(duì)狀態(tài)的建模管 l o 第二章網(wǎng)格技術(shù) 理。規(guī)范組成包括： ( 1 ) w s - n o t i f i c a t i o n 通過(guò)基于主題的發(fā)布訂閱模式來(lái)定義事件訂閱和通知機(jī) 制。 ( 2 ) w s - r e s o u r c e “f e t i m ew 曲服務(wù)資源的析構(gòu)機(jī)制。包括消息交換，它使請(qǐng) 求者可以立即地或者通過(guò)使用基于時(shí)間調(diào)度的資源終止機(jī)制來(lái)銷毀w r e b 服務(wù)資源。 ( 3 ) w s - r e s o u r c ep r o p e n i e sw | e b 服務(wù)資源的定義，以及用于檢索、更改和刪除 w 曲服務(wù)資源特性的機(jī)制。 ( 4 ) w s - r e n e w 曲l er e f e r e n c e s 定義了w s a d d r e s s i n g 端點(diǎn)引用的常規(guī)裝飾( a c o n v e n t i o n a ld e c o r a t i o n ) ，該w s - a d d r e s s i n g 端點(diǎn)引用帶有策略信息，用于在端點(diǎn)變無(wú) 效的時(shí)候重新找回最新版本的端點(diǎn)引用。 ( 5 ) w s - s e r v i c eg r o u p 連接異構(gòu)的通過(guò)引用的w r e b 服務(wù)集合的接口。 ( 6 ) w s - b 嬲ef a u l t 當(dāng)w 曲服務(wù)消息交換中返回錯(cuò)誤的時(shí)候所使用的基本錯(cuò)誤 垤l 類型。 w s r f 是網(wǎng)格和w e b 服務(wù)共同的成就，因此它在整個(gè)w e b 服務(wù)體系結(jié)構(gòu)中都非 常適合。最早實(shí)現(xiàn)w s r f 規(guī)范的是g l o b u st o o l k i t4 ，目前還有a p a c h e 的w s r f 項(xiàng)目 ( 由h p 提供) 和u i l i v e r s i t yo f 曬n i ag r i dc o m p u t i n gg r o u p 的基于w s r f 和 m i c r o s o f i n e t 技術(shù)的w s 對(duì)礬e t 項(xiàng)目。 2 3 網(wǎng)格中間件 網(wǎng)格通過(guò)網(wǎng)格中間件技術(shù)【1 9 】( 或稱網(wǎng)格操作系統(tǒng)) ，為用戶提供一個(gè)分布、共享、 透明、安全和容錯(cuò)的計(jì)算服務(wù)環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境中，用戶通過(guò)單一入口訪問(wèn)和處理信 息，信息的處理是分布的、協(xié)作的和智能化的。網(wǎng)格中間件技術(shù)研究是近年來(lái)網(wǎng)格技 術(shù)的研究重點(diǎn)，并取得了一定進(jìn)展。 2 3 1g l o b u s 項(xiàng)目及g l o b u s1 陸o i k i t 就像t c p i p 協(xié)議是i m e m e t 的核心一樣，構(gòu)建網(wǎng)格計(jì)算也需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和服務(wù) 進(jìn)行定義。迄今為止，網(wǎng)格計(jì)算還沒(méi)有正式的標(biāo)準(zhǔn)，但在核心技術(shù)上，相關(guān)機(jī)構(gòu)與企 業(yè)已達(dá)成一致：由美國(guó)她o n n e 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與南加州大學(xué)信息科學(xué)學(xué)院( i s i ) 合作開 發(fā)的g l o b l i s 項(xiàng)臥2 0 1 已成為網(wǎng)格計(jì)算事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。 2 3 1 1g l o b u s 項(xiàng)目 g l o b u s 項(xiàng)目發(fā)起于9 0 年代中期，其最初的目的是希望把美國(guó)境內(nèi)的各個(gè)高性能 計(jì)算中心通過(guò)高性能網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，方便美國(guó)的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)使用，提高高性能計(jì) 算機(jī)的使用效率。當(dāng)時(shí)在美國(guó)建立一個(gè)試驗(yàn)環(huán)境i w a y ，它把位于美國(guó)1 7 個(gè)不同地 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 點(diǎn)的6 0 多個(gè)組織的超級(jí)計(jì)算機(jī)和資源通過(guò)高性能網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)行大規(guī)?？茖W(xué)模 擬、協(xié)同工程、并行計(jì)算等科學(xué)研究，這實(shí)際上是g l o b u s 項(xiàng)目的前身。隨著對(duì)g l o b u s 項(xiàng)目的深入研究，針對(duì)它的目標(biāo)也進(jìn)一步擴(kuò)展，希望通過(guò)g l o b u s 項(xiàng)目可方便地對(duì)地 理上分布的研究人員建立虛擬組織，進(jìn)行跨學(xué)科的虛擬合作。目前，g 1 0 b u s 項(xiàng)目把在 商業(yè)計(jì)算領(lǐng)域中w 曲s e i c e s 技術(shù)融合在一起，希望不僅僅局限于科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域，能 夠更多地對(duì)各種商業(yè)應(yīng)用提供廣泛的、基礎(chǔ)性的網(wǎng)格環(huán)境支持，實(shí)現(xiàn)更方便的信息共 享和互操作，從而對(duì)商業(yè)模式、人們的工作方式和生活方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 g l o b u s 項(xiàng)目圍繞四種主要活動(dòng)來(lái)組織的：研究、軟件工具、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和應(yīng)用程 序。g l o b u s 對(duì)資源管理安全、信息服務(wù)及數(shù)據(jù)管理等網(wǎng)格計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究， 開發(fā)能在各種平臺(tái)上運(yùn)行的網(wǎng)格計(jì)算工具軟件，幫助規(guī)劃和組建大型的網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)平 臺(tái)，開發(fā)適合大型網(wǎng)格系統(tǒng)運(yùn)行的大型應(yīng)用程序。所以g l o b u s 項(xiàng)目的主要工作是建 立支持網(wǎng)格計(jì)算的通用協(xié)議，開發(fā)支持網(wǎng)格計(jì)算的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)支持網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境的軟 件開發(fā)環(huán)境。它最大的貢獻(xiàn)是產(chǎn)生了支持網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境的軟件開發(fā)環(huán)境g l o b u s 軟件 工具包。 2 3 1 2g l o b u s 工具包 g l o b i i st o o l k i t 【2 1 】是g l o b u s 最重要的實(shí)踐成果，它是一個(gè)開放源碼的主流網(wǎng)格協(xié) 議的參考實(shí)現(xiàn)，支持大量的電子科學(xué)項(xiàng)目。g l o b u s 工具包又稱為g l o b u s 支撐平臺(tái)， 它的源碼是面向公眾開發(fā)的，它遵循g l o b u st o o l k i tp u b l i cl i c e n s e ( g t p l ) 協(xié)議，任 何人都可以從其網(wǎng)站上下載源代碼并進(jìn)行研究和改進(jìn)。目前g l o b u s 工具包已在n a s a 網(wǎng)格( n a s a i p g ) 、歐洲數(shù)據(jù)網(wǎng)格( d a t a 面d ) 、美國(guó)國(guó)家技術(shù)網(wǎng)格( ( n t g ) 等眾多 項(xiàng)目中得到應(yīng)用。g l o b u st 0 0 l k i t 之所以能取得成功的關(guān)鍵是它選擇了開放系統(tǒng)源碼的 道路，因而得到了眾多公司，如i b m 、m i c r o s o r 、c o f n p a q 、c r a y 、s g i 、s u n 、r i d i a l l 、 f u i i t s u 、h i t a c h i 、n e c 的支持。它基于開放結(jié)構(gòu)、開放服務(wù)資源和軟件庫(kù)并支持網(wǎng)格 和網(wǎng)格應(yīng)用，致力于安全、信息發(fā)現(xiàn)、資源管理、數(shù)據(jù)管理、通信錯(cuò)誤診斷等問(wèn)題。 表2 1 顯示了五層沙漏結(jié)構(gòu)各部分與g l o b u s 功能對(duì)應(yīng)關(guān)系。 表2 1 五層沙漏結(jié)構(gòu)各部分與g l o b u s 功能對(duì)應(yīng)關(guān)系 五層結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)g i o b u s 的功能與特點(diǎn) ( 1 ) 使用現(xiàn)有的構(gòu)造層組件，包括賣方支持的雷鋒議與界面。 ( 2 ) 如果賣方不提供必要的構(gòu)造層行為，g l o b u s 將提供缺省 構(gòu)造層的功能。 ( 3 ) g 吼( ( 論n e m l p u 印o s ea r c l l i t e c t u r e f o rr - e s e r v a t i o na n d a l l o c a t i o n ) 通過(guò)提供插槽管理，為不支持這一能力的資源提 供實(shí)現(xiàn)資源預(yù)約的功能。 1 2 第二章網(wǎng)格技術(shù) ( 1 ) g l o b u s 使用基于公鑰的g s i ( 嘶ds e c u r i t ) ri n 觚n 1 j e t u r e ) 連接層協(xié)議用于認(rèn)證、通信保護(hù)以及授權(quán)；支持與不同安全方案的集 成，使用基于用戶的信任機(jī)制，使用x 5 0 9 格式的識(shí)別證書。 ( 2 ) 可以通過(guò)授權(quán)工具包來(lái)控制授權(quán)，它允許資源擁有者通 過(guò)g a a ( g e n e r i ca u t h o r i z a t i o n 鋤da c c e s s ) 控制界面來(lái)集成。 ( 1 ) g l o b u s 中己被采用的協(xié)議包括： g p ( ag r i dr - e s o u r c ei n f o m l 撕觚p r o t o 1 ) ，g l 啄p ( 酬d r e s o u r c ei 沁g i s 仃a t i o np r o t o c 0 1 ) 。 基于h t t p的g r a m ( 伽dr - e s o u r c ea c c e s sa n d m 鋤g e m e n t ) 協(xié)議，用于分配計(jì)算資源并且監(jiān)視和控制這 資源層些資源上的計(jì)算行為。 餅d f t p 數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理協(xié)議。 l d a p 用于目錄訪問(wèn)協(xié)議。 ( 2 ) g l o b u s 定義了客戶端這些協(xié)議的c 和j a v a 的a p i 與s d k ， g l o b u s 同時(shí)提供了服務(wù)端這些協(xié)議的s d k 和服務(wù)的實(shí)現(xiàn)， 比如g 對(duì)s ( r e s o u r c ei n f o m l a t i o ns e r v i c e ) ，g s s ( g e n e r i c s e c 嘶夠s e r v i c e s ) a p i 。 ( 1 ) 元目錄服務(wù)m d s ( m e t ad i r e 曲3 巧s e r v i c e ) ，通過(guò)引入g i i s ( 甜di n f o n n a t i o ni i l d e xs e r v e r s ) 來(lái)支持任意資源子集視口。 ( 2 ) 目錄復(fù)制和復(fù)制管理服務(wù)用于支持網(wǎng)格環(huán)境中的數(shù)據(jù)集 匯聚層復(fù)制管理。 ( 3 ) 在線信任倉(cāng)庫(kù)服務(wù)為代理信任提供安全存儲(chǔ)。 ( 4 ) d u r o c 協(xié)同分配庫(kù)為資源協(xié)同分配提供s d k 和a p l 。 應(yīng)用層無(wú)( g l o b u s 是用于支持網(wǎng)格應(yīng)用和開發(fā)，它本身并不是網(wǎng)格 應(yīng)用) g l o b u s 一直致力于網(wǎng)格技術(shù)的研究和應(yīng)用，因此，隨著網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)不斷更新， 它也不斷更新。 g 1 0 b u st 0 0 l k i t2 ( g t 2 ) 是一個(gè)比較穩(wěn)定的版本，也因此成為了網(wǎng)格計(jì)算的事實(shí) 標(biāo)準(zhǔn)。它著重于可用性和互操