校園網(wǎng)格平臺(tái)的研究

摘要:隨著校園網(wǎng)絡(luò)資源的快速增長(zhǎng)，結(jié)合黃淮學(xué)院校園網(wǎng)資源現(xiàn)狀及管理需求，闡述了校園網(wǎng)格的設(shè)計(jì)思路與方案，設(shè)計(jì)了面向服務(wù)的校園網(wǎng)格系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建了面向服務(wù)的層次系統(tǒng)架構(gòu)及服務(wù)訪問(wèn)模型，為用戶提供統(tǒng)一透明的網(wǎng)格服務(wù)。最大限度地避免了“信息孤島”的局限性。

關(guān)鍵詞:網(wǎng)格;校園網(wǎng)格;OGSA

中圖分類號(hào):TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2009)35-9914-02

Research and Design of Campus Grid System

DONG Yan-fen

(Department of Computer， Huanghuai University， Zhumadian 463000， China)

Abstract: With the rapid growth of the campus network resources， combining the current college campus network resources yellow and management requirements， expounds the campus grid design and plan， design service oriented topological structure of campus grid system， service oriented architecture and service level system access model， to provide users with unified transparent grid services. To avoid the \"maximum information island\" limitations.

Key words: the grid; campus grid; OGSA

1 網(wǎng)格技術(shù)簡(jiǎn)介

1) 數(shù)據(jù)網(wǎng)格定義

數(shù)據(jù)網(wǎng)格是一種面向大型分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的網(wǎng)格，它將全球范圍內(nèi)分布的、異構(gòu)的存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)資源通過(guò)高性能網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，并提供相關(guān)機(jī)制使用戶能夠透明的訪問(wèn)和處理大型分布式數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)網(wǎng)格研究聚集于大型分布式數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，傳輸，數(shù)據(jù)訪問(wèn)的優(yōu)化，數(shù)據(jù)可靠性與可獲取性，以及計(jì)算資源的調(diào)度等。數(shù)據(jù)網(wǎng)格的主要目標(biāo)就是給分布式的數(shù)據(jù)密集型的應(yīng)用程序提供服務(wù)以及基礎(chǔ)設(shè)施，因此數(shù)據(jù)網(wǎng)格必須提供一組安全的高性能的協(xié)議用來(lái)保證大型數(shù)據(jù)集的傳輸，以及確保數(shù)據(jù)能夠根據(jù)用戶的需要在全網(wǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行復(fù)制、分發(fā)。

2) 元數(shù)據(jù)定義

元數(shù)據(jù)[1]是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是關(guān)于數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。它用于描述數(shù)據(jù)的內(nèi)容、覆蓋范圍、質(zhì)量、管理方式、數(shù)據(jù)的所有者、數(shù)據(jù)的提供方式等信息，是數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)用戶之間的橋梁。

2 校園網(wǎng)格設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

隨著校園網(wǎng)絡(luò)資源的快速增長(zhǎng)，校園網(wǎng)絡(luò)內(nèi)形成了越來(lái)越多的信息孤島。一方面是用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求，另一方面是大量的網(wǎng)絡(luò)資源不能得到有效的使用。校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)就是為了解決此矛盾而提出來(lái)的。它可以很好的實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一訪問(wèn)和數(shù)據(jù)共享，充分利用網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)資源給科學(xué)研究和協(xié)同學(xué)習(xí)提供一個(gè)廣闊的資源平臺(tái)。校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)，

2.2 校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為有效的實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)信息和資源的共享，設(shè)計(jì)了面向服務(wù)的校園網(wǎng)格系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

1) 校園網(wǎng)格系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次

校園網(wǎng)格系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為如下3層:

第1層:主干網(wǎng)格服務(wù)TGS(Trunk Grid Servers)。在這一層中各個(gè)節(jié)點(diǎn)是各個(gè)地域網(wǎng)格管理的服務(wù)器，代表各地域網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)格系統(tǒng)GS(Grid System)的應(yīng)用接口;

第2層:校園網(wǎng)格服務(wù)CGS(Campus Grid Servers)。在這一層各節(jié)點(diǎn)是各個(gè)學(xué)校網(wǎng)格管理服務(wù)器，代表各學(xué)校網(wǎng)絡(luò)到學(xué)校網(wǎng)格系統(tǒng)的應(yīng)用接口;

第3層:注冊(cè)的服務(wù)提供者或注冊(cè)用戶(服務(wù)請(qǐng)求者)。由于一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以是一個(gè)服務(wù)的提供者，同時(shí)它還可以是一個(gè)注冊(cè)用戶，所以將它們進(jìn)行統(tǒng)一的管理，這樣可以提高整個(gè)系統(tǒng)的相對(duì)安全性。

2.3 校園網(wǎng)格框架模型及訪問(wèn)過(guò)程

1) 校園網(wǎng)格框架模型

服務(wù)網(wǎng)格的最大特點(diǎn)就是把一切資源包裝成服務(wù)，其核心問(wèn)題就是怎樣生成服務(wù)，并最終提供給所需用戶。根據(jù)開放網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)(OGSA)思想，參考文獻(xiàn)[5]設(shè)計(jì)了服務(wù)網(wǎng)格框架如圖2所示。

資源池:包括系統(tǒng)的所有資源(動(dòng)態(tài)變化)，資源可以根據(jù)類型劃分成多個(gè)組。

網(wǎng)格核心中間件WSRF(WS-Resource Framework):實(shí)現(xiàn)與資源池和服務(wù)池的雙向通訊，通過(guò)網(wǎng)格核心中間件WSRF(Web服務(wù)資源框架)，資源可以被包裝成服務(wù)或者將服務(wù)部署到相應(yīng)的資源上。

服務(wù)池:包括所有虛擬服務(wù)，根據(jù)服務(wù)的類別可以把整個(gè)網(wǎng)格系統(tǒng)中的服務(wù)分類歸并成多個(gè)虛擬服務(wù)，具有相同訪問(wèn)接口的服務(wù)屬于同一虛擬服務(wù)。

虛擬組織VO:用戶或應(yīng)用完成一次訪問(wèn)是通過(guò)服務(wù)池選擇匹配(能滿足用戶條件的服務(wù)并構(gòu)建一個(gè)虛擬組織來(lái)實(shí)現(xiàn)的，虛擬組織為服務(wù)提供者或服務(wù)消費(fèi)者(用戶或應(yīng)用)提供了一個(gè)“臨時(shí)”的市場(chǎng)，通過(guò)服務(wù)協(xié)商的方式建立服務(wù)消費(fèi)者和服務(wù)提供者之間的供求關(guān)系。一個(gè)虛擬組織的表示通常應(yīng)包含服務(wù)參與者集合、多個(gè)參與者之間上下文集合、多個(gè)政策規(guī)則組成的集合。

2) 服務(wù)訪問(wèn)過(guò)程

由多個(gè)用戶和服務(wù)參與的網(wǎng)格系統(tǒng)上的一次活動(dòng)即服務(wù)過(guò)程(參考圖2中的標(biāo)注)描述如下:

服務(wù)發(fā)布:服務(wù)注冊(cè)到中介者或目錄服務(wù)系統(tǒng)。

服務(wù)發(fā)現(xiàn):服務(wù)發(fā)現(xiàn)是根據(jù)服務(wù)查詢的結(jié)果決定發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。用戶或應(yīng)用通過(guò)目錄服務(wù)系統(tǒng)查詢服務(wù)，包括虛擬服務(wù)，真實(shí)服務(wù);如果沒(méi)有合適的服務(wù)能從所需要的虛擬服務(wù)組中選出，則某一資源將被選出，用來(lái)部署該類服務(wù)，以使得其功能滿足用戶請(qǐng)求的需求;如果沒(méi)有資源可被選擇，則用戶請(qǐng)求不能被完成，用戶請(qǐng)求的狀態(tài)被設(shè)置成失敗。

服務(wù)綁定:服務(wù)池中的服務(wù)能滿足用戶請(qǐng)求的各個(gè)功能需求，用戶就基于雙方的協(xié)議和政策與選擇服務(wù)的提供者進(jìn)行協(xié)商;當(dāng)對(duì)所有需要的服務(wù)協(xié)商成功，并且基于這些服務(wù)的組合服務(wù)能滿足用戶的功能需求，那么虛擬組織就被創(chuàng)建，用戶通過(guò)虛擬組織與服務(wù)提供者簽訂合同，并通過(guò)合同與組合服務(wù)綁定。

選擇備份服務(wù):當(dāng)一個(gè)服務(wù)失敗或者不能滿足用戶服務(wù)質(zhì)量需求時(shí)，一個(gè)服務(wù)失敗事件就會(huì)觸發(fā)，如果服務(wù)被恢復(fù)而且不違反服務(wù)質(zhì)量協(xié)議，虛擬組織活動(dòng)就照常進(jìn)行;否則在同一虛擬服務(wù)中的備份服務(wù)將被選擇。備份服務(wù)必須為該用戶提供訪問(wèn)權(quán)限并滿足該請(qǐng)求的服務(wù)質(zhì)量需求，如果這種備份服務(wù)找不到，則用戶請(qǐng)求不能滿足，其狀態(tài)被設(shè)置成失敗，虛擬組織也會(huì)被撤銷，活動(dòng)以失敗告終。如果活動(dòng)正常完成，關(guān)于活動(dòng)正常結(jié)束的事件被觸發(fā)，虛擬組織的管理者獲取該事件后，撤銷該虛擬組織，活動(dòng)順利執(zhí)行完成。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)校園網(wǎng)格資源多、差別大、范圍廣的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了面向服務(wù)的層次式系統(tǒng)架構(gòu)及服務(wù)訪問(wèn)模型。在此層次模型中，把物理資源包裝成服務(wù)，并歸類為虛擬服務(wù)，使得網(wǎng)格服務(wù)具有更好的抽象性并具有統(tǒng)一接口。在此模型中，目錄服務(wù)是關(guān)鍵，它把服務(wù)提供者信息提供給服務(wù)消費(fèi)者，服務(wù)提供者或服務(wù)消費(fèi)者(用戶或應(yīng)用)通過(guò)虛擬組織提供的“臨時(shí)”市場(chǎng)，以服務(wù)協(xié)商的方式建立服務(wù)消費(fèi)者和服務(wù)提供者之間的供求關(guān)系。

總之，本研究以黃淮學(xué)院的校園網(wǎng)建設(shè)為例，針對(duì)校園網(wǎng)格資源多、差別大、范圍廣的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了面向服務(wù)的層次式系統(tǒng)架構(gòu)及服務(wù)訪問(wèn)模型。在此層次模型中，把物理資源包裝成服務(wù)，并歸類為虛擬服務(wù)，使得網(wǎng)格服務(wù)具有更好的抽象性并具有統(tǒng)一接口，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)提供者、服務(wù)消費(fèi)者、虛擬組織三者之間關(guān)系處理較好的的目錄服務(wù)設(shè)計(jì)，最大限度地避免了“信息孤島”的局限性。

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