第2章網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)

第2章網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院1.網(wǎng)格資源請求與萬維網(wǎng)的類似網(wǎng)格的基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)，在此之上建立滿足人們對資源更高需求的計算平臺。網(wǎng)格的計算平臺具有管理多重性、資源請求跨管理域的特征，與萬維網(wǎng)類似。當(dāng)人們請求網(wǎng)格資源時，網(wǎng)格接收請求并做出響應(yīng)，類似萬維網(wǎng)的工作方式。網(wǎng)格與萬維網(wǎng)的比較網(wǎng)格與萬維網(wǎng)的比較2.網(wǎng)格資源請求與萬維網(wǎng)的區(qū)別——區(qū)別（1）萬維網(wǎng)中，一個客戶端可以依次訪問多個服務(wù)器，但只能同時訪問一個服務(wù)器。網(wǎng)格中，一個客戶請求同時驅(qū)動多個資源協(xié)同工作，還可能同時需要多個服務(wù)器提供服務(wù)。

網(wǎng)格與萬維網(wǎng)的比較2.網(wǎng)格資源請求與萬維網(wǎng)的區(qū)別——區(qū)別（2）萬維網(wǎng)中，服務(wù)器可以運(yùn)行瀏覽器作為客戶端使用，但客戶端不能作為服務(wù)器使用。網(wǎng)格環(huán)境中，某個客戶程序的資源也可以被其他客戶請求作為資源使用，客戶端和服務(wù)器端的界限消失。

網(wǎng)格與萬維網(wǎng)的比較2.網(wǎng)格資源請求與萬維網(wǎng)的區(qū)別——區(qū)別（3）萬維網(wǎng)中，客戶端僅僅是瀏覽器，沒有其他的客戶端形式。網(wǎng)格中，瀏覽器不再是客戶端的唯一形式，客戶端的形式多樣化。如各種家用電器都可以當(dāng)做客戶端。網(wǎng)格與萬維網(wǎng)的比較2.網(wǎng)格資源請求與萬維網(wǎng)的區(qū)別——區(qū)別（4）萬維網(wǎng)中，網(wǎng)頁是唯一的資源。網(wǎng)格環(huán)境中，網(wǎng)頁是一種資源，但網(wǎng)格資源的種類擴(kuò)大，包括計算設(shè)備、存儲設(shè)備、軟件、數(shù)據(jù)、家用電器等。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的必要性1.必要性之一：網(wǎng)格工作的多方參與性的需求。網(wǎng)格資源屬于不同的機(jī)構(gòu)或管理域。網(wǎng)格資源種類繁多，數(shù)量大，不同資源的接口等屬性不同。網(wǎng)格的用戶數(shù)量大，差異大，比如語言。這種多方參與的特性要求一個指導(dǎo)原則規(guī)范多方行為，而知道原則的實施就是建立一個網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的必要性2.必要性之一：網(wǎng)格系統(tǒng)的特性的需求。

網(wǎng)格系統(tǒng)具有動態(tài)性、異構(gòu)性和分布性。有機(jī)結(jié)合特種異構(gòu)設(shè)備和資源并不容易。網(wǎng)格需要給各種訪問的資源提供統(tǒng)一接口。網(wǎng)格不同的功能模塊需要協(xié)同工作。

網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的必要性3.必要性之一：網(wǎng)格的開放性的需求。網(wǎng)格資源是開放的。網(wǎng)格所支持的應(yīng)用是開放的。網(wǎng)格系統(tǒng)模塊的開發(fā)是開放的。網(wǎng)格多方參與不能窮舉，故不能實現(xiàn)滿足所有用戶功能的網(wǎng)格系統(tǒng)軟件，而只能提供功能增加和刪減的支持。因此需要一個新的模塊處理該項工作。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的功能模塊網(wǎng)格系統(tǒng)的功能模塊——網(wǎng)格計算的內(nèi)容信息管理資源管理數(shù)據(jù)管理通信與安全管理界面管理作業(yè)管理公共管理（還可以在此基礎(chǔ)上增加其他功能）網(wǎng)格的一種簡單結(jié)構(gòu)——三層結(jié)構(gòu)

網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容網(wǎng)格用戶（應(yīng)用層）網(wǎng)格系統(tǒng)網(wǎng)格資源（物理層）網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容網(wǎng)格的一種沙漏結(jié)構(gòu)——五層結(jié)構(gòu)應(yīng)用層匯聚層連接層資源層構(gòu)造層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層沙漏結(jié)構(gòu)TCP/IP網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容“沙漏”的原因：核心協(xié)議在所有支持網(wǎng)格計算的地方都應(yīng)該得到支持，故核心協(xié)議數(shù)量不能太多。五層沙漏結(jié)構(gòu)之構(gòu)造層——提供本地資源接口

基本功能是控制局部資源，并向上提供訪問這些資源的接口，讓網(wǎng)格協(xié)議控制可以共享訪問的資源。應(yīng)用層匯聚層連接層資源層構(gòu)造層網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之構(gòu)造層——提供本地資源接口構(gòu)造層定義了可以共享的資源，包括計算資源、數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡(luò)、目錄以及其他系統(tǒng)資源。構(gòu)造層向上層提供資源的特征、當(dāng)前負(fù)荷和狀態(tài)等信息。資源可以是物理資源，或邏輯資源（邏輯資源包括分布式文件系統(tǒng)、計算機(jī)集群、軟件應(yīng)用程序以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的高級形式）。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之連接層——通信管理

基本功能是實現(xiàn)通信，包括核心通信和認(rèn)證協(xié)議。通信協(xié)議實現(xiàn)構(gòu)造層資源之間的數(shù)據(jù)交換，例如路由選擇等。認(rèn)證協(xié)議實現(xiàn)用戶和資源之間的安全機(jī)制。應(yīng)用層匯聚層連接層資源層構(gòu)造層網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之連接層——通信管理基本功能是實現(xiàn)通信，包括核心通信協(xié)議和安全認(rèn)證協(xié)議。此通信協(xié)議能夠與任意的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議一同工作，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議提供的傳輸、路由以及命名等功能。常用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是TCP/IP協(xié)議，但網(wǎng)格的通信協(xié)議不局限于TCP/IP協(xié)議。此通信協(xié)議在虛擬環(huán)境下比TCP/IP更復(fù)雜。

網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之連接層——通信管理安全認(rèn)證也更為復(fù)雜，需要具備的功能是：（1）單一登陸。（2）授權(quán)問題。（3）結(jié)合本地各種安全方案。（4）基于用戶的信任關(guān)系。

網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之資源層——共享單一資源

基本功能是實現(xiàn)對單個資源的共享，使用戶與資源安全握手。該層在連接層的通信和認(rèn)證的基礎(chǔ)上，為獨(dú)立資源共享操作的安全啟動和監(jiān)督提供標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用層匯聚層連接層資源層構(gòu)造層網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之資源層——共享單一資源該層可以控制安全協(xié)商、啟動、監(jiān)控、測量、核算以及單一資源之間操作共享的支付情況。該層包括兩類主要協(xié)議：信息協(xié)議和管理協(xié)議。信息協(xié)議用于獲取單一資源結(jié)構(gòu)和操作狀態(tài)的信息，包括配置、使用策略、資源狀態(tài)等。管理協(xié)議提供如下功能：對共享資源的協(xié)商訪問、進(jìn)程創(chuàng)建、為用戶和資源進(jìn)行策略確認(rèn)、為資源共享提供核算和支付管理、監(jiān)控操作的狀態(tài)等。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之匯聚層——協(xié)調(diào)多種資源共享

基本功能是匯聚資源層提供的各種資源，協(xié)調(diào)各種資源的共享。該層描述的是資源的共性，不涉及資源的具體特征。該層在資源層協(xié)議的基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)更高級的面向特定領(lǐng)域的應(yīng)用。應(yīng)用層匯聚層連接層資源層構(gòu)造層網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之匯聚層——協(xié)調(diào)多種資源共享基本功能是匯聚資源層提供的各種資源，協(xié)調(diào)各種資源的共享。該層利用一部分資源層及連接層的協(xié)議實現(xiàn)多種行為的共享。資源層側(cè)重單一資源的交互，匯聚層注重資源集合上的交互，本質(zhì)上是全局的。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之匯聚層——協(xié)調(diào)多種資源共享

匯聚層的基本功能是：（1）目錄服務(wù)。允許虛擬組織參與者發(fā)現(xiàn)虛擬組織資源的存在和特性，而目錄服務(wù)允許使用者通過名字或?qū)傩詠聿樵冑Y源。（2）共同分配、調(diào)度和代理服務(wù)。允許虛擬組織參與者為某一具題目的請求分配一項或多項資源以及在合適的資源上進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之匯聚層——協(xié)調(diào)多種資源共享（3）監(jiān)督和診斷服務(wù)。支持對虛擬組織的監(jiān)督，以防止出現(xiàn)故障，遭受惡意攻擊或服務(wù)負(fù)載過重等。（4）數(shù)據(jù)復(fù)制服務(wù)。支持對虛擬組織存儲資源或計算資源的管理，并在考慮響應(yīng)時間、可靠性和成本的情況下優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問的性能。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之匯聚層——協(xié)調(diào)多種資源共享（5）支持網(wǎng)格的編程系統(tǒng)。該系統(tǒng)為網(wǎng)格計算環(huán)境提供熟悉的編程模型，支持不同的網(wǎng)格計算聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。聯(lián)網(wǎng)服務(wù)致力于資源發(fā)現(xiàn)、資源分配、問題解決、事件相關(guān)性等各種關(guān)系。（6）社區(qū)認(rèn)證服務(wù)。模擬居民小區(qū)管理，使用社區(qū)級安全策略管理資源訪問，使社區(qū)成員有能力訪問社區(qū)資源。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之匯聚層——協(xié)調(diào)多種資源共享（7）工作負(fù)載管理。該層實現(xiàn)各種資源的工作流管理以及負(fù)載管理，為用戶使用資源提供合理分配。（8）社區(qū)核算和支付服務(wù)。該層的服務(wù)提供了資源使用度量，同時為任意社區(qū)中的成員產(chǎn)生支付需求。……網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之應(yīng)用層——用戶的網(wǎng)格應(yīng)用

基本功能是調(diào)用各低層提供的服務(wù)，實現(xiàn)網(wǎng)格應(yīng)用的開發(fā)。應(yīng)用程序是調(diào)用網(wǎng)格的各種資源來完成任務(wù)的。應(yīng)用層匯聚層連接層資源層構(gòu)造層網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容應(yīng)用層(調(diào)用服務(wù),實現(xiàn)應(yīng)用)匯聚層(協(xié)調(diào)多種資源共享)連接層(核心通信,安全認(rèn)證)資源層(共享單一資源)構(gòu)造層(提供本地資源接口)X：你們好，Tom和Joe。