基于網格的數字化圖書館服務資源注冊與發(fā)現

楊 斌,朱承璋,楊 紅

(1.湖南理工學院 信息與通信工程學院,湖南 岳陽 414006;2.湖南理工學院 計算機學院,湖南 岳陽 414006)

基于網格的數字化圖書館服務資源注冊與發(fā)現

楊 斌1,朱承璋2,楊 紅2

(1.湖南理工學院 信息與通信工程學院,湖南 岳陽 414006;2.湖南理工學院 計算機學院,湖南 岳陽 414006)

計算機技術與現代通信技術的結合,給大學圖書館帶來了全新的發(fā)展,數字信息資源建設在圖書館建設中越來越重要.本文在基于網格環(huán)境的數字化圖書館的服務中,引入 IP地址這一網絡屬性,尋求最短的資源響應方案,從而優(yōu)化了網格環(huán)境中數字化圖書館服務注冊與發(fā)現的過程.

網格;數字化圖書館;服務注冊;資源調度

引言

計算機技術與現代通信技術的結合,給大學圖書館帶來了全新的發(fā)展.信息資源建設必須向數字化、虛擬化、網絡化方向發(fā)展.作為高校圖書館,必須擁有或可以獲取足夠、豐富的信息資源,才能滿足學校的教學和科研要求,提供最方便快捷的服務.

數字圖書館是綜合運用多方面高新技術支持的數字信息資源系統,將分散于不同載體、不同地域的數字化信息資源以網絡化方式互相聯結起來,實現資源共享.數字圖書館通過數字技術進行信息資源的組織和管理,能夠儲存海量信息,用戶可以通過互聯網絡高效方便地進行查詢、檢索服務.

數字化圖書館的核心問題是信息、知識資源的組織、檢索和共享,而網格計算在這些方面都有很強的優(yōu)勢.網格是高性能計算機、數據源、因特網三種技術的有機組合,它具有高性能、一體化、知識生產、資源共享、異地協同工作、支持開放標準、功能動態(tài)變化等優(yōu)點[1],為數字圖書館建設提供了有利的條件.使用網格服務可以最大程度的降低數字化圖書館的建設和運營成本,增強其適應性,真正實現全球數字化圖書館資源的最終共享.

目前,國外基于網格技術的數字圖書館研究項目主要有[2]:美國的Digital Library Grid,國際合作研究項目GRACE(Grid search and Categorization Engine)、GridIR工作組(Grid Information Retrieval Working Group)等.

1 總體設計思想

基于網格的數字化圖書館的服務資源注冊與發(fā)現是系統的核心部分,面對不斷創(chuàng)建的任務和生成的各種資源,最關鍵的問題就是如何根據任務的不同需求和資源的不同屬性,合理的維護各類信息,并提供滿足條件的資源信息列表,再根據調度算法匹配出該條件下最優(yōu)的資源以完成該任務.

在數字化圖書館的服務中引入網絡屬性,包含IP、網絡帶寬、路由器配置、網絡時延等方面.IP屬性的引入是關鍵,若能得到服務資源的IP和每次提交訪問需求的任務的IP,可根據IP判距算法大體判定各個任務和服務的空間分布狀態(tài),在等帶寬的假設條件下,網格資源調度機制可以將距離任務最近的服務資源調度執(zhí)行.

基于網格的數字化圖書館服務注冊與發(fā)現的具體設計思想是:將 IP地址作為網絡屬性的代表,在服務注冊時,連同其他原有的屬性一起向信息服務器注冊,信息服務器維護服務資源的信息,當有訪問任務提交時,根據任務IP和服務資源IP列表,通過資源分配算法,尋求最短的資源響應方案,從而優(yōu)化了服務注冊與發(fā)現的過程,減輕了圖書館的運行負荷.

2 具體實現

因為網格系統具有獨特的不可控、不可重復性,出于經濟、安全方面的考慮,本機制的實現是在模型上進行實驗,借助于系統建模對相關性能進行研究.GridSim[3～5]是一個基于SimJava的離散事件網格模擬工具,這個模擬器是用Java編寫的,所以具有跨平臺特性,在Windows和Linux的平臺上都可以運行.GridSim可以進行網格調度算法的模擬,可以通過提供的method來編寫模擬文件,從而完成模擬的過程.它為異構的網格資源、網格用戶和應用的建模和模擬提供了支持,并且為任務的創(chuàng)建和任務到資源的映射提供了基本的方法.GridSim的設計是基于經濟模型的網格計算環(huán)境,它能模擬多個競爭的網格用戶、應用和調度器,它們中的每一個都有自己的行為目標和策略.

基于網絡屬性的信息服務的功能模塊如下:

(1)信息服務器主要由以下幾個關鍵參數模擬:

網絡通信帶寬:Default_Baud_rate

資源列表:Res_list_ //僅記錄資源的ID屬性

資源信息列表:Res_infoList //記錄資源的IP和ID屬性

兩個端口(sim_port):Input &&Output //數據接收發(fā)送的緩沖區(qū)

(2)信息服務中的資源實體(GridResource)主要由以下幾個關鍵參數模擬:

資源ID:Resource_id

網絡通信帶寬:Baud_rate

資源特征信息:Resource Characteristics

IP地址:Resource_IP

資源特征信息(Resource Characteristics)中,資源的主體部分是具有不同計算能力的處理單元(PE),其又細化為幾個參數表征:PE的系統結構(Architecture),PE的操作系統(OS),使用該PE的開銷($/PE).

(3)資源信息注冊

資源信息的注冊過程主要是由 GridSim 中的 GridSimCore類的成員方法 Send()實現.由于整個GridSim 模擬器的運行過程采用事件觸發(fā)機制,所以 Send()的作用是將要求傳送的信息(這里指資源的注冊信息,包含資源的ID和IP信息)發(fā)送到輸出端口并將隨之產生的事件的標簽(Tag)值對一個自己設定的寄存器進行賦值,將該事件加入到事件隊列中等待響應和處理.Send()方法的另一個重要參數就是調度延遲(Delay),這個決定了該實體等待調度的時間.

(4)生成用戶實體和創(chuàng)建任務以及任務調度的過程都放在一個功能模塊中實現.任務在 GridSim中由Gridlet類來進行模擬,其關鍵參數是:

任務ID:Gridlet_id

任務長度:Gridlet_Length

任務IP:Gridlet_IP //由于任務由用戶創(chuàng)建,所以任務IP即用戶IP

任務分配到的資源的ID:Alloc_Resource_ID //初值為－1,表示未分配到資源

(5)資源分配和任務提交

任務的提交過程主要由下面的函數實現:gridletSubmit(),其實質仍然是send()函數.發(fā)送方(任務):在gridletSubmit()調用的 send()中,發(fā)送的內容為表征任務的數據結構.接收方(資源):從事件隊列中取出相應事件,得到事件攜帶傳輸的數據(即表征任務的數據結構).

(6)任務運行的模擬過程從設定資源參數開始,主要是設定時間,而整個模擬環(huán)境的計時機制是由GridSim的底層SimJava實現的,SimJava用于對離散事件的模擬.當任務被遞交到資源上的時候,系統記錄下遞交時間,然后再根據ActualCPUTime = Gridlength / MIPSRating 計算出任務執(zhí)行時間,根據“遞交時間＋執(zhí)行時間＝任務完成時間”,“執(zhí)行時間×單位時間開銷＝總開銷”,即完成一次執(zhí)行過程的模擬,然后根據用戶需要發(fā)送確認信息(ACK)給用戶[6].

(7)性能參數統計是評價整個信息服務機制的關鍵,這里僅對運行結果中顯示的信息作簡單的介紹.

Gridlet_ID:任務的ID

Status:任務的狀態(tài)

Resource_ID:任務分配到的資源ID號

Cost:任務的運行開銷

Submission Time:任務的遞交時間

Finish Time:任務的結束時間

ActuralCPUTime:任務的實際運行時間

各個指標的統計過程基本上是Gridlet類內定義的類方法,直接調用.

3 結論

本文在數字化圖書館的服務中引入網絡屬性,根據IP判距算法大體判定各個任務和服務的空間分布狀態(tài),在等帶寬的假設條件下,網格資源調度機制可以將距離任務最近的服務資源調度執(zhí)行,尋求最短的資源響應方案,從而優(yōu)化了服務注冊與發(fā)現的過程,減輕了圖書館的運行負荷.經過模擬測試,改進的服務資源調度具有明顯的優(yōu)勢.

[1]徐志偉,馮百明,李 偉.網絡計算技術[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004

[2]都志輝,陳 渝,劉 鵬.網格計算[M].北京:清華大學出版社,2002

[3]高圣國,王漢興.支持QoS的IEEE 802.16的帶寬調度算法[J].計算機工程與應用,2010,46(25):75～77

[4]Joshy Joseph,Graig Fellenstein.Grid Computing[M].北京:清華大學出版社,2005

[5]盧 鵬,金 海,謝 夏.關于網絡模擬器的研究[J].高性能計算技術,2005,(2):5～9

[6]鄭 湃,崔立真,王海洋,等.云計算環(huán)境下面向數據密集型應用的數據布局策略與方法[J].計算機學報,2010,33(8):1472～1480

Service Registration and Discovery of the Digital Library Based on Grid

YANG Bin1,ZHU Cheng-zhang2,YANG Hong2
(1 College of Information and Communication Engineering,Hunan Institute of Science and Technology,Yueyang 414006,China;2.College of Computer Science,Hunan Institute of Science and Technology,Yueyang 414006,China)

Computer technology and communication technology bring the new development to the university library.The digital information resources development in the library is more and more important.Based on the grid environment,one of the network attribute,IP address,to the digital library services is presented.Through finding the minimum of resources response,the service registration and discovery of the digital library is optimized based on the grid environment.

grid;digital library;service registration;resource schedule

TP311

A

1672-5298(2010)04-0039-03

2010-09-07

湖南理工學院資助項目(2009Y12)

楊 斌(1980? ),男,湖南岳陽人,碩士,湖南理工學院信息與通信工程學院講師.主要研究方向:計算機網絡