信息技術(shù)前沿論文

1、信息技術(shù)前沿導(dǎo)論課程論文 淺談網(wǎng)絡(luò)計(jì)算與應(yīng)用摘要：作為一種新型的分布計(jì)算技術(shù),網(wǎng)格計(jì)算將地理上分布的、異構(gòu)的資源用高速網(wǎng)絡(luò)連接在一起,集成一臺(tái)高速的超級(jí)計(jì)算機(jī)。分析了網(wǎng)格計(jì)算的意義、體系結(jié)構(gòu)、資源管理、任務(wù)管理與任務(wù)調(diào)度、高速通信和安全等核心技術(shù),以及網(wǎng)格應(yīng)用實(shí)例和OGSI,并在資源管理方面提出了一種類(lèi)似于搜索引擎技術(shù)組織局部資源,各局部資源管理系統(tǒng)通過(guò)P2P結(jié)構(gòu)互連,實(shí)現(xiàn)任務(wù)遷移,達(dá)到負(fù)載平衡,并保證用戶提交的任務(wù)在一組密集的資源集合上運(yùn)行。網(wǎng)格計(jì)算的沙漏結(jié)構(gòu)體系 , 以及網(wǎng)格之間存在的問(wèn)題。并在此基礎(chǔ)上全面剖析了 OGSA 網(wǎng)格技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。圍繞 OGSA 的中心思想、結(jié)構(gòu)和平臺(tái)組成展開(kāi)討論。

2、并設(shè)計(jì)了企業(yè)應(yīng)用網(wǎng)格計(jì)算的整合關(guān)鍵部分: 發(fā)布和發(fā)現(xiàn)。關(guān)鍵字：網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)；計(jì)算節(jié)點(diǎn)；超級(jí)計(jì)算機(jī)；超處理能力；資源管理OGSA網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 企業(yè)應(yīng)用Abstract: Grid computing is a new distributed technology, which connects distributed and heterogeneous resources with high-speed network integrating a super computer of processing capacity. The paper not only explain significanc

3、e and architecture of grid computing, but also expand on several kernel technology such as OGSI, resource management,task management, task  scheduling , high rate communication, security, ect. Aiming at the particularity of the grid computing environments, We designed a mechanism similar to tec

4、hnology of search engine with which we may registry, discovery, locate resources in Grid. The whole model of resource management is built by connecting task manager in local resource management system and others with P2P model. Task may migrate among task managers in order to balance load. Task user

5、s summit may be executed in relatively tight resource sets, which will not only decrease the total communication overheads of the whole task but also enhance the performance of system. Then , we analyze the new standardof the Grid: OGSA. In the endof thisarticle , we design the keypartsof Grid compu

6、ting in enterprises application: thefunctionof dispatch and thefindfor the Grid service.Key words: grid computing technology；computing knot； supercomputer；super processing capacity；resource management OGSA , Gridservice , Enterprise Application目錄：第一章 引言.2第二章 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算基礎(chǔ).2 2.1 什么是網(wǎng)格計(jì)算32.2 網(wǎng)格計(jì)算能做什么.42.3 主要

7、組成部分是什么.4 2.4 網(wǎng)格計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn).4第三章 網(wǎng)格系統(tǒng)的特點(diǎn).63.1 異構(gòu)性6 3.2 動(dòng)態(tài)性6 3.3 資源廣泛分布與共享.63.4 自相似性7.3.5 管理的多重性.7.第四章 網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)7 4.1 織女星網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu).74.2 五層沙漏結(jié)構(gòu)84.3 開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)(OGSA).8.第五章 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算應(yīng)用95.1層次沙漏結(jié)構(gòu)95.2 OGSA技術(shù).115.3 OGSA結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境.115.4 企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)格計(jì)算整合.13參 考 文 獻(xiàn)13第一章 引言信息化的浪潮下,人類(lèi)的應(yīng)用需求正朝著高性能、多樣化、多功能方向發(fā)展,需要計(jì)算能力更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)。當(dāng)前,許多大

8、規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算不僅需要一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī),更需要多種機(jī)器組成、多個(gè)系統(tǒng)合作、多個(gè)科學(xué)儀器設(shè)備相連的網(wǎng)絡(luò)虛擬超級(jí)計(jì)算機(jī)。這些需求鼓勵(lì)人們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上把現(xiàn)有的利用率不高的分散在不同地理位置的、異構(gòu)的、動(dòng)態(tài)的資源通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)連接在一起,整合成一臺(tái)虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī),其中每一臺(tái)參與計(jì)算的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”,而整個(gè)計(jì)算是由成千上萬(wàn)個(gè)“節(jié)點(diǎn)”組成的“一張網(wǎng)格”,這種計(jì)算方式叫網(wǎng)格計(jì)算。這樣組織起來(lái)的“超級(jí)計(jì)算機(jī)”有兩個(gè)優(yōu)勢(shì),一個(gè)是數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)；另一個(gè)是能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。網(wǎng)格可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源等的全面的共享。從而建立一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域或全球合作或協(xié)作的虛擬科研和實(shí)驗(yàn)環(huán)

9、境,支持以大規(guī)模計(jì)算和數(shù)據(jù)處理為特征的科學(xué)活動(dòng)。網(wǎng)格的發(fā)展,除了國(guó)家在高科技領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)之外,應(yīng)用也是網(wǎng)格發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)。網(wǎng)格發(fā)展?jié)M足科學(xué)研究或者復(fù)雜問(wèn)題求解,滿足對(duì)海量實(shí)時(shí)計(jì)算和海量資源的管理的需求。另外,網(wǎng)格技術(shù)是為了解決高性能計(jì)算資源的閑置和利用率問(wèn)題,通過(guò)共享,資源發(fā)揮自身的價(jià)值。利益是網(wǎng)格發(fā)展的基本動(dòng)力。在商業(yè)領(lǐng)域,推動(dòng)網(wǎng)格計(jì)算的基本動(dòng)力是實(shí)在的利益。眾多的企業(yè)正逐步認(rèn)識(shí)到網(wǎng)格如何可以幫助它們解決實(shí)際問(wèn)題。以計(jì)算資源為例,如今,大多數(shù)企業(yè)平均只利用了計(jì)算資源總量的20%到30%,那就意味著大部分企業(yè)浪費(fèi)了近70%的已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)的計(jì)算資源。網(wǎng)格計(jì)算不僅可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)資源分配,使80%到90%的

10、資源能夠被企業(yè)利用,在提高生產(chǎn)效率上同樣能夠發(fā)揮作用。根據(jù)內(nèi)部研究,我們發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格可以把機(jī)械工程師的效率提高5倍。在網(wǎng)格的幫助下,工程師們同時(shí)提交5個(gè)任務(wù),并且比以往更快,質(zhì)量更有保證。網(wǎng)格計(jì)算的另一大好處就是使資源可用。用戶只需向網(wǎng)格提交指令和資源請(qǐng)求,網(wǎng)格引擎便會(huì)選擇最適合的系統(tǒng)即當(dāng)前負(fù)荷最小的系統(tǒng)來(lái)運(yùn)行,根本不需用戶操心究竟是哪臺(tái)機(jī)器在執(zhí)行,整個(gè)系統(tǒng)對(duì)用戶非常友好。就這樣,工作很快完成了,用戶感到滿意,公司也節(jié)省了開(kāi)銷(xiāo)。網(wǎng)格同時(shí)也能夠把分散的系統(tǒng)聯(lián)合在一起。過(guò)去,公司總得為不同的應(yīng)用購(gòu)置單獨(dú)的系統(tǒng),如今,網(wǎng)格可以替我們應(yīng)付不同廠商的系統(tǒng),自動(dòng)協(xié)調(diào)。故障免除是網(wǎng)格環(huán)境的一大優(yōu)勢(shì)。當(dāng)網(wǎng)格中的一

11、個(gè)系統(tǒng)癱瘓了,其他可用的系統(tǒng)會(huì)替它自動(dòng)完成任務(wù)。不同于大型機(jī)時(shí)代,那時(shí)一旦主機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題所有的應(yīng)用程序和用戶都會(huì)被影響。今天更加聰明的網(wǎng)格可以把任務(wù)轉(zhuǎn)送到網(wǎng)格可用的系統(tǒng),繞開(kāi)故障的機(jī)器。檢查點(diǎn)遷移使得應(yīng)用程序能夠從檢查點(diǎn)恢復(fù)數(shù)據(jù),避免丟失。你看,網(wǎng)格計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)很多,解決了很多企業(yè)必須面臨的問(wèn)題。所以網(wǎng)格計(jì)算在市場(chǎng)上流行也不足為怪了。作為一種新興的造價(jià)低廉而數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)的網(wǎng)格系統(tǒng)的建立,有利于各計(jì)算中心的資源共享,充分利用硬件和軟件資源超強(qiáng)的計(jì)算模型,網(wǎng)格計(jì)算必將對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用及各行各業(yè)的信息化產(chǎn)生重大影響。網(wǎng)格技術(shù),在節(jié)約成本的同時(shí),還將使其在基礎(chǔ)研究、汽車(chē)、大型水電工程、石油勘探、氣象氣候、

12、航空、交通、金融、醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮空前的作用。第二章 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算基礎(chǔ)2.1 什么是網(wǎng)格計(jì)算     網(wǎng)格計(jì)算是一項(xiàng)逐漸形成的技術(shù)，不同的人會(huì)給出不同的定義。實(shí)際上，網(wǎng)格計(jì)算的定義很簡(jiǎn)單：使用網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)，可以將一組服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)組合成一套大的系統(tǒng)，并提供高質(zhì)量的服務(wù)。對(duì)終端用戶或者應(yīng)用，網(wǎng)格計(jì)算象一個(gè)巨大的虛擬計(jì)算系統(tǒng)。     再進(jìn)一步的分析，網(wǎng)格技術(shù)允許組織、使用無(wú)數(shù)的計(jì)算機(jī)共享計(jì)算資源，來(lái)解決問(wèn)題。被解決的問(wèn)題可能會(huì)涉及到數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。這個(gè)由網(wǎng)格技術(shù)結(jié)合在一起的系統(tǒng)，可能是在同一個(gè)房間，也可能是分布在世界各地，

13、運(yùn)行在不同的硬件平臺(tái)，不同的操作系統(tǒng)，隸屬于不同的組織?；镜乃枷胧琴x予某些用戶執(zhí)行一些特定的任務(wù)，網(wǎng)格技術(shù)將平衡這些巨大的IT資源，來(lái)完成任務(wù)。本質(zhì)上，所有的網(wǎng)格用戶使用一個(gè)巨大的虛擬系統(tǒng)工作。     這聽(tīng)起來(lái)，非常的美好，但問(wèn)題是如何讓它們成為現(xiàn)實(shí)，這需要標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)放的，目標(biāo)統(tǒng)一的協(xié)議和接口。現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)正在制定中，并逐漸的顯現(xiàn)出來(lái)。     反過(guò)來(lái)講，為什么集群，連接存儲(chǔ)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，科學(xué)的設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)不是網(wǎng)格呢？這其中的每一個(gè)都可能是網(wǎng)格的重要的組成部分，但他自己，卻不能建立網(wǎng)格。     有下面幾種網(wǎng)格

14、類(lèi)型     a）計(jì)算網(wǎng)格，這些機(jī)器將處理數(shù)據(jù)，及其他繁重的工作。     b）抽取網(wǎng)格，一般情況下是從空閑的服務(wù)器和臺(tái)式機(jī)上抽取CPU時(shí)間片，用作資源密集型的任務(wù)。     c）數(shù)據(jù)網(wǎng)格，為某一組織的數(shù)據(jù)知識(shí)庫(kù)提供統(tǒng)一的接口，通過(guò)接口，可以查詢、管理和保護(hù)數(shù)據(jù)。        2.2 網(wǎng)格計(jì)算能做什么     正如Internet一樣，網(wǎng)格計(jì)算也是從研究中心和學(xué)校開(kāi)始的，現(xiàn)在一些商業(yè)企業(yè)也在使用網(wǎng)格。網(wǎng)格計(jì)算將開(kāi)創(chuàng)

15、一種新的金融和商業(yè)模式，我們將詳細(xì)說(shuō)明。在金融服務(wù)領(lǐng)域，網(wǎng)格計(jì)算可提高貿(mào)易交易的速度，處理大量的數(shù)據(jù)，提供更加穩(wěn)定的IT環(huán)境，減少宕機(jī)時(shí)間。政府代理機(jī)構(gòu)可以使用網(wǎng)格儲(chǔ)存、保護(hù)和集成巨大的庫(kù)存數(shù)據(jù)。許多民用和軍用的代理機(jī)構(gòu)對(duì)跨部門(mén)的協(xié)作，數(shù)據(jù)的同一性和安全性等方面都有巨大的需求，這也可以通過(guò)網(wǎng)格來(lái)實(shí)現(xiàn)。在生命科學(xué)領(lǐng)域，公司可以使用并行的網(wǎng)格計(jì)算處理大量的數(shù)據(jù)。加快數(shù)據(jù)的處理就意味著可以快速占有市場(chǎng)，在這一行業(yè)，及細(xì)微的因素都是決定性的。網(wǎng)格計(jì)算的重要性，不言而喻，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，主機(jī)系統(tǒng)40%的時(shí)間空閑，UNIX服務(wù)器實(shí)際的工作時(shí)間只有10%，正常情況下，一天中95%的時(shí)間PC機(jī)什么都沒(méi)做。借助于

16、網(wǎng)格，可以把這部分資源揉和在一起統(tǒng)一使用。     2.3 主要組成部分是什么     網(wǎng)格計(jì)算的主要組成部分包括以下內(nèi)容：     a） 安全，這是必需的，只有合法的網(wǎng)格用戶才能接觸、使用網(wǎng)格的資源     b） 數(shù)據(jù)管理，包括數(shù)據(jù)的傳輸、清理、打包和處理     c） 資源管理，完成各項(xiàng)任務(wù)需要的資源，網(wǎng)格需要清楚的了解     d） 信息服務(wù)，用戶和應(yīng)用提供有效的查詢網(wǎng)格提供服務(wù)   

17、60; 2.4 網(wǎng)格計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)     架構(gòu)，網(wǎng)格計(jì)算的架構(gòu)是有OGSA（Open Grid Services Architecture）定義的，并通過(guò)GGF（Global Grid Forum）開(kāi)發(fā)實(shí)施。OGSA定義什么是網(wǎng)格服務(wù)，統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格環(huán)境可提供的服務(wù)。     現(xiàn)在，已經(jīng)建立了網(wǎng)格Web服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)，按照OGSA的定義，網(wǎng)格服務(wù)只不過(guò)是遵從特定的協(xié)議的Web服務(wù)。例如，網(wǎng)格服務(wù)定義了WSDL（Web Services Definition Language）標(biāo)準(zhǔn)，它給我們提供一種通用的、開(kāi)放的方法，借助于已存在的SOAP

18、、XML和WS-Security標(biāo)準(zhǔn)使用不同的網(wǎng)格服務(wù)，這樣，我們可以按照這一標(biāo)準(zhǔn)的方法發(fā)現(xiàn)、定義并實(shí)現(xiàn)新的網(wǎng)格服務(wù)。規(guī)范，OGSI（Open Grid Services Infrastructure），是OGSA提出的正式的概念規(guī)范，OGSI制訂了一組適用于所有網(wǎng)格服務(wù)的服務(wù)元語(yǔ)。更多的規(guī)范也正在制定中，在GGF，24個(gè)以上的工作組正忙于制定一系列的規(guī)范，如應(yīng)用編程模式、架構(gòu)、數(shù)據(jù)管理、安全、性能、調(diào)度和資源管理等。       2.5 現(xiàn)在可以建設(shè)網(wǎng)格了嗎     今天，借助于開(kāi)放源碼和供應(yīng)商提供的工

19、具和產(chǎn)品，我們可以搭建網(wǎng)格。隨著時(shí)間的推遲，網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善，總是希望供應(yīng)商提供的工具融合最新的標(biāo)準(zhǔn)，可以容易的把網(wǎng)格的各模塊結(jié)合在一起。     Globus工具包，使用網(wǎng)格，從下載開(kāi)放源碼工具GT3（Globus Toolkit 3.0）是一個(gè)良好的開(kāi)端。GT3是第一個(gè)全方面實(shí)施OGSI標(biāo)準(zhǔn)的工具包，由Globus項(xiàng)目組開(kāi)發(fā)的，這一研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目主要目的是將網(wǎng)格     應(yīng)用同科學(xué)計(jì)算工程結(jié)合在一起。GT3包含安全、信息基礎(chǔ)架構(gòu)、資源管理、數(shù)據(jù)管理、通訊、錯(cuò)誤偵測(cè)和可移植性等方面。另外， CoG（Commodity Grid Ki

20、ts）也實(shí)現(xiàn)了這些功能，還提供了一種特殊的架構(gòu)，使用Java, Python和Perl可使用網(wǎng)格服務(wù)。 按照下面的規(guī)則，可以將網(wǎng)格工具歸類(lèi)為以下幾類(lèi)：     1）基礎(chǔ)架構(gòu)，包括文件系統(tǒng)，調(diào)度器和資源管理器，消息系統(tǒng)，安全應(yīng)用，權(quán)限驗(yàn)證和文件傳輸機(jī)制，如GridFTP。     2）目錄服務(wù)，網(wǎng)格系統(tǒng)必須可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)何種資源是可以應(yīng)用的，簡(jiǎn)單講，為了共享和協(xié)作，網(wǎng)格系統(tǒng)必須可以定義網(wǎng)格的拓?fù)?，許多網(wǎng)格目錄服務(wù)的實(shí)現(xiàn)直接基于一些及驗(yàn)證過(guò)成功模式，如LDAP、DNS和網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議等。     3）調(diào)度器和負(fù)載

21、均衡，使用網(wǎng)格的目的是充分發(fā)揮資源的最大效率，調(diào)度器和負(fù)載均衡提供了這種可能。調(diào)度器可以保證任務(wù)能按照某種順序完成，負(fù)載均衡可以使任務(wù)和數(shù)據(jù)均勻分布，降低可能的瓶頸。     4）開(kāi)發(fā)工具，為網(wǎng)格開(kāi)發(fā)者提供的開(kāi)發(fā)工具包含各個(gè)方面，如文件傳輸，通訊和環(huán)境控制，并提供成熟的API。     5）安全，在網(wǎng)格環(huán)境中，安全意味著簽證和授權(quán)，換句話說(shuō)，就是控制誰(shuí)和什么可以使用網(wǎng)格資源。     以下，介紹網(wǎng)格的一個(gè)典型應(yīng)用GridFTP的工作方式，GridFTP在不同的網(wǎng)格主機(jī)之間提供了安全的、可依賴(lài)的數(shù)據(jù)傳輸，使

22、用擴(kuò)展的FTP協(xié)議，提供了網(wǎng)格的功能。GridFTP是標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器/客戶端應(yīng)用，支持兩種類(lèi)型的文件傳輸：標(biāo)準(zhǔn)和第三方參與的文件傳輸，這兩種傳輸方式工作原理：     允許第三方在不同的GridFTP服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)。        2.6 IBM為網(wǎng)格計(jì)算提供什么工具 IBM的網(wǎng)格策略是使其所有的產(chǎn)品都具有網(wǎng)格功能。在存儲(chǔ)、服務(wù)器、基礎(chǔ)架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、系統(tǒng)管理、消息和文件系統(tǒng)方面，公司正向OGSA的標(biāo)準(zhǔn)靠攏。另外，公司的新技術(shù)和開(kāi)發(fā)中的產(chǎn)品也將OGSA做為最基本的基礎(chǔ)。IBM提供了以下工具： &#

23、160;   1） IBM網(wǎng)格工具箱，運(yùn)行在IBM eServer AIX和Linux平臺(tái)，包括Globus開(kāi)發(fā)包，文檔和其他的一些安裝腳本，IBM LoadLeveler也是可以選擇的工作管理工具。     2） IBM DB2 Information Integrator，提供了隨需而變的電子商務(wù)的基礎(chǔ)，可以使各公司實(shí)時(shí)的控制變化的、分布的信息。     3） IBM 新興技術(shù)工具包（Emerging Technologies Toolkit），這是一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)工具，包括設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、網(wǎng)格相關(guān)的技術(shù)和Web服務(wù)等

24、。     4） Java的網(wǎng)格應(yīng)用架構(gòu)，這是一個(gè)簡(jiǎn)明的架構(gòu)，從應(yīng)用邏輯層面抽象了網(wǎng)格的語(yǔ)法，并提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的編程模式。     5） WebSphere應(yīng)用服務(wù)器，提供了網(wǎng)格計(jì)算的功能，可以平衡服務(wù)器的負(fù)載。IBM網(wǎng)格工具箱是一組集成的工具和軟件，可以促進(jìn)網(wǎng)格及相關(guān)應(yīng)用的使用開(kāi)發(fā)，IBM網(wǎng)格工具箱可以提供以下服務(wù)：     a） 允許某些節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)格資源池提供資源，并參與計(jì)算網(wǎng)格     b） 向未提供資源的節(jié)點(diǎn)提供訪問(wèn)網(wǎng)格資源的通路，假定節(jié)點(diǎn)與提供資源的網(wǎng)格資源的屬主已經(jīng)

25、建立訪問(wèn)資源的通路規(guī)則     c） 提供其他服務(wù)，如權(quán)限驗(yàn)證，而不必提供計(jì)算資源    名詞解釋?zhuān)?    GRAM：Globus Resource Allocation Manager，提供資源的申請(qǐng)和進(jìn)程的創(chuàng)建，監(jiān)控和服務(wù)管理。     GSI：Grid Security Infrastructure，提供網(wǎng)格的介入驗(yàn)證服務(wù)     MDS：Monitoring and Discovery Service，集成的信息服務(wù)  

26、60;  GASS：Global Access to Secondary Storage，提供數(shù)據(jù)管理服務(wù) 第三章 網(wǎng)格系統(tǒng)的特點(diǎn)3.1 異構(gòu)性高速網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)的各種資源是異構(gòu)的,網(wǎng)格環(huán)境中具有各種不同類(lèi)型的資源,而且每類(lèi)資源有不同的屬性。3.2 動(dòng)態(tài)性網(wǎng)格環(huán)境下的一些資源本身具有動(dòng)態(tài)性,例如,CPU在處理任務(wù)的時(shí)候,每個(gè)時(shí)刻的負(fù)載可能不相同；網(wǎng)絡(luò)的鏈路帶寬的流量每時(shí)每刻都在變化中；內(nèi)存的占有量隨著進(jìn)程狀態(tài)的變化而變化。在整個(gè)網(wǎng)格環(huán)境下,隨著計(jì)算資源、數(shù)據(jù)資源等的不斷的加入和撤消、故障等原因,網(wǎng)格系統(tǒng)下的局部環(huán)境也在動(dòng)態(tài)的改變著。3.3 資源廣泛分布與共享網(wǎng)格系統(tǒng)的目標(biāo)的是連接地理位

27、置不同的異構(gòu)計(jì)算機(jī)、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù),貴重儀器等用高速網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái),把它們整合成一個(gè)虛擬系統(tǒng)。進(jìn)行科學(xué)研究的時(shí)候,中國(guó)、美國(guó)和歐洲的科學(xué)家分別通過(guò)本地的計(jì)算機(jī)利用網(wǎng)格系統(tǒng)共享科學(xué)研究成果,相互交流并對(duì)下一步的研究工作做出部署。網(wǎng)格系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算（computation）、協(xié)作(collaboration)、通訊(communication),借助于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將計(jì)算協(xié)作和通訊融為一體,網(wǎng)格成為解決方案的新模式。更值得一提的是,網(wǎng)格計(jì)算是分布式的架構(gòu),類(lèi)似于輸電網(wǎng),網(wǎng)格將計(jì)算與數(shù)據(jù)資源傳送到任何需要它的地方。網(wǎng)格計(jì)算還能充分地利用組織內(nèi)的系統(tǒng)資源。在許多公司,總有很多資源是被閑置的。習(xí)慣上,我們總是購(gòu)進(jìn)

28、獨(dú)立的整機(jī)來(lái)支持一些具體的運(yùn)用,然而由于空間的阻隔,不可避免使得大量單獨(dú)的系統(tǒng)成為一個(gè)個(gè)無(wú)聯(lián)系的孤島。在大量資源閑置的同時(shí),總有用戶不停地尋找更多的計(jì)算資源,以應(yīng)付過(guò)于沉重的并發(fā)請(qǐng)求。而網(wǎng)格則可以將閑置的資源收集起來(lái),以實(shí)現(xiàn)更高的利用率。借助網(wǎng)格,把所有的計(jì)算資源聯(lián)網(wǎng),無(wú)論桌面電腦、服務(wù)器、存儲(chǔ)器還是數(shù)據(jù)庫(kù),從宏觀上統(tǒng)一調(diào)配,把計(jì)算資源分配到最需要的地方。由于網(wǎng)格做到了計(jì)算資源按需分配,徹底改變了傳統(tǒng)計(jì)算的一整套核算體系,使網(wǎng)格計(jì)算成為不可阻擋的趨勢(shì)。網(wǎng)格計(jì)算能夠完成過(guò)去難以想象的復(fù)雜運(yùn)算,并能長(zhǎng)期執(zhí)行。由于能夠充分利用現(xiàn)有設(shè)備提高投資回報(bào),出現(xiàn)對(duì)網(wǎng)格的需求是預(yù)料中的。隨著網(wǎng)格的出現(xiàn),一些需要

29、高強(qiáng)度運(yùn)算的應(yīng)用可以在一個(gè)合理的價(jià)格水平上獲得更多的支持,至于那些更加復(fù)雜的計(jì)算則會(huì)更大程度上依賴(lài)網(wǎng)格。對(duì)一些團(tuán)體或組織而言,借助網(wǎng)格這種新的方式便可以引入更復(fù)雜精確的計(jì)算和分析,過(guò)去不敢想象的事如今可能會(huì)變得輕松平常。3.4 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中也有一定的體現(xiàn)。例如,我們可以建立一個(gè)校園網(wǎng)格,所有的校園網(wǎng)格可以組成一個(gè)大的教育網(wǎng)格,現(xiàn)階段教育網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)學(xué)校北京大學(xué)、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)等12所高校,另外,教育網(wǎng)格將在未來(lái)連接中國(guó)的100所重點(diǎn)高校,接入新網(wǎng)格計(jì)算項(xiàng)目的各所大學(xué)將通過(guò)中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)（C

30、ernet）連接到一起。其中,中國(guó)教育科研網(wǎng)格(ChinaGrid)項(xiàng)目是“十五”國(guó)家“211工程”公共服務(wù)體系“中國(guó)教育科研網(wǎng)高速地區(qū)網(wǎng)和重點(diǎn)學(xué)科信息服務(wù)體系建設(shè)”項(xiàng)目中的重要建設(shè)內(nèi)容。它是迄今為止由政府推出的最宏大的網(wǎng)格工程,該項(xiàng)目由12所大學(xué)聯(lián)合推出,到網(wǎng)格建成時(shí),它將在教育科研網(wǎng)上把全國(guó)100所211建設(shè)重點(diǎn)大學(xué)的資源廣泛共享。ChinaGrid的目標(biāo)是在2005年建立聚合能力超過(guò)15萬(wàn)億次量級(jí)的教育科研網(wǎng)格,形成世界上最大的超級(jí)網(wǎng)格之一,并爭(zhēng)取在網(wǎng)格計(jì)算的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究方面走在世界前列。3.5 管理的多重性網(wǎng)格環(huán)境下的局部資源既屬于個(gè)人或機(jī)構(gòu),由個(gè)人對(duì)其資源作相應(yīng)的管理和維護(hù),又

31、要在網(wǎng)格系統(tǒng)作整體部署的時(shí)候,由網(wǎng)格管理員根據(jù)系統(tǒng)里任務(wù)的情況統(tǒng)一調(diào)度網(wǎng)格環(huán)境下的資源。第四章 網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)是構(gòu)造網(wǎng)格的一個(gè)大的框架,是構(gòu)建網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)。主要是關(guān)于如何建立一個(gè)網(wǎng)格,其主要內(nèi)容有：構(gòu)成整個(gè)網(wǎng)格系統(tǒng)的各部分、每個(gè)部分的功能、各部分間的相互關(guān)系及網(wǎng)格有效運(yùn)行的機(jī)制。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)一般可以分為：積木塊結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)、概念空間結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)。目前,比較有影響的幾種體系結(jié)構(gòu)有：國(guó)內(nèi)的織女星網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)、五層沙漏結(jié)構(gòu)、開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)Open Grid Services Architecture（OGSA）等。4.1 織女星網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)織女星網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理

32、是依據(jù)一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般都由計(jì)算機(jī)硬件、操作系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)三部分組成,織女星網(wǎng)格硬件資源路由器,是區(qū)別其它體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)志,資源信息通過(guò)資源路由器組織,路由器接收資源請(qǐng)求,并轉(zhuǎn)發(fā)該信息,直到找到其所需的資源。4.2 五層沙漏結(jié)構(gòu)五層沙漏結(jié)構(gòu)是以協(xié)議為中心的沙漏型體系結(jié)構(gòu)。按照沙漏模型的原理,少量的核心協(xié)議（資源層和連接層）形成了協(xié)議層次結(jié)構(gòu)中的一個(gè)瓶頸,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。資源層和連接層促進(jìn)了單獨(dú)的資源的共享。4.3 開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)(OGSA)OGSA是一種以服務(wù)為中心的結(jié)構(gòu),一切都是服務(wù)(

33、一個(gè)服務(wù)就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)的、并提供某些能力的實(shí)體：計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)、程序、數(shù)據(jù)庫(kù)及其他類(lèi)似的資源)。OGSA 是由Global Grid Forum（全球網(wǎng)格論壇）（GGF）的Open Grid Services Infrastructure（開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu)）（OGSI）工作小組于2002年6月制定的。開(kāi)放式的網(wǎng)格服務(wù)體系OGSA是一個(gè)由節(jié)點(diǎn)和連線構(gòu)成的框架。該框架的節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)格服務(wù),而網(wǎng)格服務(wù)之間的連線是網(wǎng)格服務(wù)相互交流時(shí)所用的語(yǔ)言。網(wǎng)格服務(wù)是特殊的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)專(zhuān)供用來(lái)維持和管理網(wǎng)格體系。OGSA網(wǎng)格也為五層結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)同五層沙漏結(jié)構(gòu)相似,自下而上為結(jié)構(gòu)層、連接層、資源層、匯聚層及應(yīng)

34、用層。但OGSA結(jié)構(gòu)較五層沙漏結(jié)構(gòu)有著以下特點(diǎn)：1 以服務(wù)為中心的模型如果說(shuō)五層沙漏結(jié)構(gòu)是以協(xié)議為中心的“協(xié)議結(jié)構(gòu)”,其試圖實(shí)現(xiàn)的是對(duì)資源的共享,則OGSA就是以服務(wù)為中心的“服務(wù)結(jié)構(gòu)”,其實(shí)現(xiàn)的是對(duì)服務(wù)的共享。OGSA將一切看作服務(wù),并定義了“網(wǎng)格服務(wù)”,該服務(wù)提供了一組接口,這些接口明確遵守特定的慣例,解決服務(wù)發(fā)現(xiàn)、動(dòng)態(tài)服務(wù)創(chuàng)建、生命周期管理、通知等問(wèn)題。因此,網(wǎng)格是可擴(kuò)展的網(wǎng)格服務(wù)的集合。2 統(tǒng)一的Web Service框架Web Service描述了一種新出現(xiàn)的、重要的分布式計(jì)算范式,定義了一種技術(shù),用于描述被訪問(wèn)的軟件組件、訪問(wèn)組件的方法以及找到相關(guān)服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法,解決了發(fā)現(xiàn)和激發(fā)永久

35、服務(wù)的問(wèn)題。OGSA是符合標(biāo)準(zhǔn)的Web service框架的。但是在網(wǎng)格中,大量的是臨時(shí)服務(wù),因此OGSA對(duì)Web service進(jìn)行了擴(kuò)展模仿,使得它可以支持臨時(shí)服務(wù)實(shí)例,并,提出的是網(wǎng)格服務(wù)（Grid Service）的且能夠支持創(chuàng)建和刪除。3 突破科技應(yīng)用領(lǐng)域正如Web技術(shù)一開(kāi)始是科學(xué)協(xié)議而出現(xiàn)的,但是后來(lái)卻在商業(yè)領(lǐng)域大量使用一樣,OGSA將原來(lái)主要在科技領(lǐng)域應(yīng)用的網(wǎng)格技術(shù)轉(zhuǎn)移到工商業(yè)領(lǐng)域。OGSA面向服務(wù)的特點(diǎn)允許我們?cè)诓煌膶哟翁摂M化資源,因此相同的機(jī)制與抽象可以應(yīng)用于多個(gè)組織之間的分布式網(wǎng)格支持的協(xié)作,或者是跨越多個(gè)特點(diǎn)的主要環(huán)境。OGSA被稱(chēng)為是下一代的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu),是基于Web

36、 Service概念和技術(shù)結(jié)合Globus的網(wǎng)格系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的一種演變,即在Globus基礎(chǔ)上,結(jié)合最新的Web Service 技術(shù)提出來(lái)的,現(xiàn)以成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。OGSA的主要目標(biāo)為：1 跨分布式異構(gòu)平臺(tái)管理資源。2 交付無(wú)縫的服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service,OoS）。網(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常十分復(fù)雜,而且網(wǎng)格資源的交互往往是動(dòng)態(tài)的。有一點(diǎn)很重要,即網(wǎng)格可以提供健壯的后臺(tái)服務(wù),比如授權(quán)、訪問(wèn)控制和委托。3 為自治管理解決方案提供公共基礎(chǔ)。網(wǎng)格可以包含許多資源,還有大量的配置組合、交互以及狀態(tài)與故障模式的改變。對(duì)于這些資源來(lái)說(shuō),一些智能自動(dòng)調(diào)節(jié)與自治管理方式是必不可少的。4 定義開(kāi)放

37、的、已公布的接口。OGSA是一種由GGF標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體進(jìn)行管理的開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)。為了不同資源的互操作性,網(wǎng)格必須構(gòu)建在標(biāo)準(zhǔn)接口及協(xié)議之上。5 利用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的集成技術(shù)。OGSA的創(chuàng)始者很有遠(yuǎn)見(jiàn)地利用了現(xiàn)有解決方案。OGSA的基礎(chǔ)是Web服務(wù)。4.3.1 Globus技術(shù)Globus是一種用于構(gòu)建計(jì)算網(wǎng)格的開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)、開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)工具。它使您熟悉構(gòu)建、部署和管理網(wǎng)格領(lǐng)域。Globus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)鍵理論進(jìn)行研究并提供了基本的機(jī)制和接口。該項(xiàng)目早已開(kāi)發(fā)出了能在各種平臺(tái)上運(yùn)行的網(wǎng)格計(jì)算工具軟件（Toolkit）支持網(wǎng)格計(jì)算和網(wǎng)格應(yīng)用的一套服務(wù)和軟件庫(kù)。幫助規(guī)劃和組建大型的網(wǎng)格試

38、驗(yàn)平臺(tái),開(kāi)發(fā)適合大型網(wǎng)格系統(tǒng)運(yùn)行的大型應(yīng)用程序。目前,Globus工具包機(jī)制已經(jīng)被應(yīng)用于全球數(shù)百個(gè)站點(diǎn)和幾十個(gè)主要的網(wǎng)格計(jì)算項(xiàng)目：NASA網(wǎng)格(NASA IPG)、歐洲數(shù)據(jù)網(wǎng)格（Data Grid）和美國(guó)國(guó)家技術(shù)網(wǎng)格(NTG)等。4.3.2 開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(OGSI)開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(OGSI)是開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)該體系結(jié)構(gòu)的基本組件,用于為OGSA軟件組件提供最大的互操作性。OGSI引入了一種網(wǎng)格服務(wù)的交互模型。通過(guò)提供發(fā)現(xiàn)、生命周期、狀態(tài)管理、創(chuàng)建與銷(xiāo)毀、事件通知以及引用管理的接口,OGSI為軟件開(kāi)發(fā)人員提供了一種統(tǒng)一的建模和與網(wǎng)格服務(wù)進(jìn)行交互的方式。不論開(kāi)發(fā)人員正在開(kāi)發(fā)的是網(wǎng)格服務(wù)還

39、是應(yīng)用程序,OGSI編程模型都會(huì)為網(wǎng)格軟件提供一種一致的交互方式。第五章 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算應(yīng)用網(wǎng)格 (Grid) 的概念誕生于 20 世紀(jì) 90 年代中期 , 它借鑒了電力網(wǎng)的思想 , 希望利用互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò) , 把地理上廣泛分布的各種計(jì)算資源互連在一起 , 使得分布在各地的計(jì)算資源相互連接 , 組成充分共享的資源集成 (即虛擬組織) 。高度的資源共享是網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)追求的目標(biāo)。目前已出現(xiàn)的許多不同程度解決資源共享的方案和技術(shù) , 如: 因特網(wǎng) , 企業(yè)計(jì)算 , 對(duì)等計(jì)算 , 分布計(jì)算等 , 無(wú)法滿足直接對(duì)計(jì)算機(jī)、軟件、數(shù)據(jù)和其他資源的靈活訪問(wèn)以及可控的高度共享。網(wǎng)格技術(shù)致力于達(dá)到這個(gè)目標(biāo) , 提

40、供建立虛擬組織所需要的資源共享的靈活性和可控性。網(wǎng)格的最終目標(biāo)是能夠像使用電力一樣方便地使用分布在網(wǎng)絡(luò)上強(qiáng)大而豐富的計(jì)算資源。 5.1層次沙漏結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu) , 標(biāo)志網(wǎng)格的構(gòu)造技術(shù) , 它定義和描述網(wǎng)格的基本組成部分及功能 , 規(guī)定了網(wǎng)格各部分相互之間的關(guān)系與集成方法 , 以及網(wǎng)格的有效運(yùn)行機(jī)制。 “虛擬組織Virtual Organization)”是個(gè)體與資源集合體之間的一種靈活、安全、平等的資源共享形式。虛擬組織強(qiáng)調(diào)高度的動(dòng)態(tài)與靈活性。建立動(dòng)態(tài)的、跨平臺(tái)的、高度共享的虛擬組織良好的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)有很多種 , 其中最為著名的是“五層沙漏”結(jié)構(gòu)。它是一種以“協(xié)議”為中心的體

41、系結(jié)構(gòu)。在底層硬件的基礎(chǔ)上劃分五層結(jié)構(gòu) , 如圖 1 所示。自底向上分別是:構(gòu)造層 (fabric) : 向上提供網(wǎng)格中可供共享的資源 , 它們是物理或邏輯實(shí)體; 連接層(connectivity) : 包含網(wǎng)格中網(wǎng)絡(luò)事務(wù)處理通信與授權(quán)控制的核心協(xié)議; 資源層 (re2source) : 單個(gè)資源控制 , 資源握手和初始化 , 資源運(yùn)行監(jiān)測(cè) , 資源使用統(tǒng)計(jì); 匯集層(collective) : 匯集由資源層提交的受控資源 , 提供給虛擬組織的應(yīng)用程序; 應(yīng)用層 (ap2plication) : 網(wǎng)格上的用戶的應(yīng)用程序。資源層和匯集層是系統(tǒng)的核心 , 為了能涵蓋不同資源類(lèi)型的共享 ,又不會(huì)對(duì)高

42、層協(xié)議類(lèi)型和性能有過(guò)分的約束 , 要求協(xié)議數(shù)量盡可能的少。在這個(gè)限定下 , 五層協(xié)議從數(shù)量上構(gòu)成沙漏形式 , 即中間核心層協(xié)議數(shù)量少 , 而上下層的協(xié)議數(shù)量多 , 故得名“沙漏結(jié)構(gòu)”。在沙漏式虛擬結(jié)構(gòu)中 , 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格特有的認(rèn)證、授權(quán)、資源代理、資源發(fā)現(xiàn)及管理等。Globus toolkit 2 x 即是以此結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)而開(kāi)發(fā)出來(lái)的 , 并為歐美多1 圖 1 層次沙漏結(jié)構(gòu)個(gè)網(wǎng)格項(xiàng)目采用 , 獲得的了很大的成功 , 并使 Globus 成為事實(shí)上的網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)。112 異構(gòu)問(wèn)題這樣建立的網(wǎng)格仍有不完善的地方。突出的問(wèn)題是資源共享的異構(gòu)問(wèn)題和平臺(tái)無(wú)關(guān)性。雖然在同一個(gè)虛擬組織內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)高度可控且靈活的資源共

43、享 , 但是每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)部的 API都是獨(dú)有的 , A 網(wǎng)格的應(yīng)用并不清楚B 網(wǎng)格的 API是如何調(diào)用的 , 網(wǎng)格之間的查找很困難;如果是采用不同技術(shù)建立的網(wǎng)格平臺(tái) , 由于具有不同的體系結(jié)構(gòu) , 它們之間的溝通幾乎無(wú)法進(jìn)行。隨著 Web service 技術(shù)發(fā)展 , 其具有的分布異構(gòu)特性可以用來(lái)解決網(wǎng)格中的難題。Webservices是建立可互操作的分布式應(yīng)用程序的新平臺(tái) , 它向外提供可以通過(guò) Web 調(diào)用的接口 , 而客戶端則利用這個(gè)接口獲得服務(wù)。在 Web Service 平臺(tái)中 , 數(shù)據(jù)采用 XML 語(yǔ)言表示;利用基于 XML 的 Web Service 描述語(yǔ)言 (WSDL) 描述

44、Web Service 及其函數(shù)、參數(shù)和返回值; 利用 SOAP提供的標(biāo)準(zhǔn) RPC方法調(diào)用 Web Service 。這些技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)與平臺(tái)無(wú)關(guān) , 因此 , 保證了異種平臺(tái)上不同語(yǔ)言的應(yīng)用程序可以通過(guò) Web 進(jìn)行靈活的互操作。這樣 , 在原有網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)之上再建立一個(gè) Web Service 平臺(tái) , 就應(yīng)當(dāng)可以解決不同網(wǎng)格之間的交互問(wèn)題。但是 Web Service 技術(shù)側(cè)重于穩(wěn)定的、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng) , 無(wú)狀態(tài)的服務(wù) , 而網(wǎng)格中則充滿大量的、臨時(shí)性的、有狀態(tài)的計(jì)算任務(wù) , 因此僅僅簡(jiǎn)單地將這兩個(gè)技術(shù)加起來(lái)是不夠的。于是 , 在 IBM 與 Globus項(xiàng)目組共同倡議下 , 將二者融合的新的

45、網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn) OGSA 出現(xiàn)了。5.2 OGSA技術(shù)OGSA (Open Grid Services Architecture) , 把 Globus 標(biāo)準(zhǔn)與 Web Services 的標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合 ,定義了統(tǒng)一的、顯式的服務(wù)語(yǔ)義 Grid Service , 以及創(chuàng)建、命名、發(fā)現(xiàn)服務(wù)實(shí)例的標(biāo)準(zhǔn)。為服務(wù)實(shí)例提供了本地透明和多協(xié)議的動(dòng)態(tài)綁定 , 支持與本地環(huán)境的集成 。OGSA 也定義了WSDL (Web Services Description Language) 接口和相關(guān)的規(guī)則、機(jī)制 , 這些機(jī)制用來(lái)創(chuàng)建和組合復(fù)雜的分布式系統(tǒng) , 這些系統(tǒng)包含了生存期管理 , 交換管理和通知服務(wù)等。211 服

46、務(wù)為中心在五層沙漏結(jié)構(gòu)體系中 , 上層組件是在下一層組件的基礎(chǔ)上建立的 , 下層組件負(fù)責(zé)解釋和執(zhí)行上層組件的任務(wù) , 每層內(nèi)部都有相對(duì)應(yīng)的協(xié)議 , 各層之間嚴(yán)格按照協(xié)議的規(guī)定通過(guò)API通信 (與 TCP/ IP相似) , 因而說(shuō)五層沙漏結(jié)構(gòu)是以協(xié)議為核心的。與五層沙漏結(jié)構(gòu)相比 , OGSA 最突出的特點(diǎn)就是以“服務(wù)”為中心 。在 OGSA 框架中 , 所有資源都抽象為服務(wù) , 包括計(jì)算機(jī)、軟件、數(shù)據(jù)、設(shè)備等。這樣在虛擬化概念下 , 可以帶來(lái)統(tǒng)一接口和易于組合的優(yōu)勢(shì)。在OGSA 網(wǎng)格環(huán)境中 , 服務(wù)組件的構(gòu)成采用虛擬方式。通過(guò)一組相對(duì)統(tǒng)一的接口 , 連接所有的網(wǎng)格服務(wù)實(shí)現(xiàn) , 繼而構(gòu)造出具有層次

47、結(jié)構(gòu)的、更高級(jí)別的服務(wù)。這些服務(wù)可以跨越不同的抽象層次。同樣 , 虛擬化使多種邏輯資源實(shí)例可以直接映射到相同的物理資源上 , 使具有通用語(yǔ)義和行為的服務(wù) , 直接映射到本地平臺(tái)上。在對(duì)服務(wù)進(jìn)行組合時(shí)不必考慮具體的實(shí)現(xiàn) , 以底層資源組成為基礎(chǔ) , 由虛擬組織進(jìn)行資源管理。5.3 OGSA結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境由于 OGSA 是將 Gloubs與 Web service 相結(jié)合 , 因而在 OGSA 中也可將服務(wù)自底向上分為五層。構(gòu)造層: 對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)及設(shè)備的遠(yuǎn)程調(diào)用及控制網(wǎng)格服務(wù)。連接層: 分成三類(lèi): 查詢網(wǎng)格服務(wù)、通信服務(wù)和安全控制。資源層: 提供對(duì)單個(gè)資源的注冊(cè)、分配服務(wù) , 并對(duì)資源進(jìn)行監(jiān)視。匯集

48、層: 提供網(wǎng)格服務(wù)協(xié)調(diào)多個(gè)資源的分配、調(diào)度。應(yīng)用層: 可透明的調(diào)用網(wǎng)格服務(wù)。OGSA 提供了三種運(yùn)行環(huán)境 , 包括: 簡(jiǎn)單運(yùn)行環(huán)境 (simple hosting environment)運(yùn)行環(huán)境 (virtul hosting environment) 以及匯集操作 (collective operations) 。這三種環(huán)持從具體到抽象的應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程。簡(jiǎn)單運(yùn)行環(huán)境支持管理單一域的資源集 , 可以使用本地的工具來(lái)管理服務(wù) , 例如J2用服務(wù) , Microsoft 的. NET系統(tǒng) , 或者是 Linux 集群。在此環(huán)境中的用戶接口被構(gòu)造個(gè)注冊(cè)表 (Registry) 、一個(gè)或多個(gè)工廠

49、(Factory) 以及一個(gè)句柄映射 (HandleMap) 服注冊(cè)表: 紀(jì)錄每一個(gè)工廠 , 以使客戶可以發(fā)現(xiàn)工廠。工廠: 接收客戶的請(qǐng)求 , 當(dāng)需要?jiǎng)?chuàng)建網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例時(shí) , 喚起 hosting - environment - spe2cific。hosting- environment - specific: 由工廠喚起 , 創(chuàng)建新實(shí)例并注冊(cè)到注冊(cè)表; 同時(shí)指定對(duì)應(yīng)句柄映射服務(wù)的句柄。句柄映射: 對(duì)應(yīng)句柄的句柄映射服務(wù) , 可實(shí)現(xiàn)將服務(wù)直接映射到本地系統(tǒng)。虛擬運(yùn)行環(huán)境支持復(fù)雜的情況。在虛擬組織上的所有資源可能分布于不同的“簡(jiǎn)單運(yùn)行環(huán)境”, (在圖 3 中這些資源分布在兩個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)行環(huán)境中) 。

50、然而 , 它們可以被造成與簡(jiǎn)單運(yùn)行環(huán)境相同的訪問(wèn)接口 , 以支持用戶訪問(wèn) (對(duì)用戶透明) 。采用創(chuàng)建一個(gè)高等級(jí) registry 的方法 , 使其對(duì)應(yīng)高等級(jí)的factory 和服務(wù)實(shí)例。用戶可以利用這個(gè) registry 發(fā)現(xiàn)factory 和其他服務(wù)實(shí)例。并利用 registry 返回的句柄 , 直接同服務(wù)圖 實(shí)例對(duì)話。高等級(jí)的factory 和 registry 采用標(biāo)準(zhǔn)接口 ,因此從用戶角度看 , 它們與簡(jiǎn)單環(huán)境下的 factory 和registry沒(méi)有什么不同 。匯集操作運(yùn)行環(huán)境支持更復(fù)雜情況。它可以向虛擬組織的參與者提供更復(fù)雜、抽象的端到端的服務(wù)。在這種環(huán)境里 , 對(duì)于低等級(jí)fac

51、tory 創(chuàng)建的很多低等級(jí)服務(wù) , 可以組合成為高等級(jí)的服務(wù)實(shí)例 , 然后注冊(cè)到 registry。這樣 registry反映高層服務(wù)的抽象 , 通過(guò)它可獲得高等級(jí)服務(wù)實(shí)例的factory 。OGSA 網(wǎng)格服務(wù)機(jī)制 , 通過(guò) 3 種典型運(yùn)行環(huán)境 , 既可以被用來(lái)整合虛擬的多重組織資源 , 也可以用來(lái)整合企業(yè)制造業(yè)內(nèi)部 IT基礎(chǔ)架構(gòu)資源。具有高度的靈活性和適應(yīng)性。13 OGSA接口協(xié)議OGSA 定義了一系列的網(wǎng)格服務(wù)接口協(xié)議 , 如表 1 所示。除 GridService 接口是必需的以外 , 其他的都是可選的。 網(wǎng)格服務(wù)接口協(xié)議端口類(lèi)型 操作 描述查詢網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例的各種信息 包括基本內(nèi)在信息

52、(句柄、引用、主GridService FindServiceData ,鍵、主機(jī)句柄映射: 定義項(xiàng)) , 豐富的每個(gè)信息接口, 以及專(zhuān)門(mén)服務(wù)(服務(wù)實(shí)例知道的注冊(cè), 等等) 。擴(kuò)展支持多種查詢語(yǔ)言SetTerminationTime 設(shè)置 (和獲取) 網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例的終止時(shí)間Destroy 停止網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例Notification SubscribeTo - 預(yù)定服務(wù)描述事件的通知Source NotificationTopic Notification DeliverNotification 實(shí)現(xiàn)異步傳遞通知信息SinkRegistry RegisterService 網(wǎng)格服務(wù)句柄的行為軟狀態(tài)

53、注冊(cè)UnregisterService 注銷(xiāo)網(wǎng)格服務(wù)句柄Factory CreateService 建立新的網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例HandleMap FindByHandle 用提供的網(wǎng)格服務(wù)句柄, 返回當(dāng)前交往網(wǎng)格服務(wù)引用在 OGSA 中 , 有 4 個(gè)概念是重要的 , 包括: 發(fā)現(xiàn)、動(dòng)態(tài)服務(wù)創(chuàng)建、生存期管理和通知。表 1 中的協(xié)議 , 正是在這些概念下得到的運(yùn)用 , 它們是建立服務(wù)和相互服務(wù)的重要機(jī)制。(1) 發(fā)現(xiàn): 客戶應(yīng)用需要發(fā)現(xiàn)可用的服務(wù) , 并且判斷這些服務(wù)的性質(zhì) , 以便能夠調(diào)整自身及其需求 , 正確地使用這些服務(wù)。為此 , OGSA 定義了三種協(xié)議:對(duì)服務(wù)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求 , 即 , 關(guān)于網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例的信息。通過(guò)一組稱(chēng)為服務(wù)數(shù)據(jù)元素的 XML 元素來(lái)實(shí)現(xiàn)的 , 這些 XML 元素被包裝成標(biāo)準(zhǔn)的容器形式。標(biāo)準(zhǔn)操作 FindServiceData , 用來(lái)從各個(gè)網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例中獲得服務(wù)數(shù)據(jù) 。用來(lái)注冊(cè)網(wǎng)格服務(wù)信息的標(biāo)準(zhǔn)接口 , 能將“句柄”映射到“引用”。(2) 動(dòng)態(tài)服務(wù)創(chuàng)建: 動(dòng)態(tài)創(chuàng)造并管理