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网格体系结构的研究现状
作者：佚名  来源：本站整理  发布时间：2006-10-30 17:35:40  发布人：电气在线
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2．OGSA（Open Grid Service Architecture）
OGSA[9,10,11]最突出的思想就是以“服务”为中心。在OGSA框架中，将一切都抽象为服务，包括计算机、程序、数据、仪器设备等，这有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。Web Service提供了一种基于服务的框架结构，但是Web Service 面对的一般都是永久服务，而在网格应用环境中，大量的是临时性的短暂服务，比如一个计算任务的执行等。考虑到网格环境的具体特点，OGSA 在原来Web Service 服务概念的基础上，提出了“网格服务（Grid Service）”的概念，用于解决服务发现、动态服务创建、服务生命周期管理等与临时服务有关的问题。基于网格服务的概念，OGSA 将整个网格看作是“网格服务”的集合，但是这个集合不是一成不变的，是可以扩展的，这反映了网格的动态特性。网格服务通过定义接口来完成不同的功能，服务数据是关于网格服务实例的信息，因此网格服务可以简单地表示为“网格服务＝接口/行为＋服务数据”。在OGSA的定义中，只有GridService接口是必需的，其它的接口如NotificationSource、NotificationSink、Registry、HandleMap等都是可选的。目前，网格服务提供的接口还比较有限，如表格1 所示，OGSA 还在不断的完善过程之中，下一步将考虑扩充管理、安全等方面的内容。
表格1 网格服务的接口[11]
在OGSA 中，可以基于简单的基本服务，形成更复杂、更高级、更抽象的服务。比如一个复杂的计算问题所需要的服务，包括网络、存储、数据查询、计算资源等各方面的服务，可以将这些基本的服务组织起来，形成一个高级的抽象服务，方便地为应用提供支持。以网格服务为中心的模型具有如下好处：（1） 由于网格环境中所有的组件都是虚拟化的（virtualized），因此，通过提供一组相对统一的核心接口，所有的网格服务都基于这些接口实现，就可以很容易地构造出具有层次结构的、更高级别的服务，这些服务可以跨越不同的抽象层次，以一种统一的方式来看待；（2）虚拟化也使得将多个逻辑资源实例映射到相同的物理资源上成为可能，在对服务进行组合时不必考虑具体的实现，可以以底层资源组成为基础，在虚拟组织（Virtual Organization）中进行资源管理。通过网格服务的虚拟化，可以将通用的服务语义和行为，无缝地映射到本地平台的基础设施上。
基于网格服务的体系结构参见图五所示，为了实现不同平台上的网格服务通过Publish、Find、Bind等三个操作进行互通，必须要有一个标准的协议栈来规范不同层次的功能互通，其协议栈结构参见图七所示。网格服务的基础是网络，一个网格服务必须可由Requestor通过网络进行访问；网络之上是消息管理，它包括信息表示及收发等，目前的OGSA采用与Web Service同样的消息表语言XML；服务描述主要指服务的接口描述，包括其行为，数据等,服务描述主要是生成一个服务描述文档，其语言目前为WSDL，它是基于XML的一个描述语言。至于服务的发布和发现则是一个规范工作流程。

图七　基于服务的概念性协议结构
OGSA是结合Web Service 技术，在综合网格计算研究成果的基础上提出来的，还在发展之中，Globus ［15］3.0 将对OGSA进行比较全面的支持，这些相关工作对OGSA的发展无疑是十分重要的。
七、结论
网格计算是一个正在迅速发展的研究领域，网格体系结构可以说是网格建设中的核心技术。由于组成网格系统的资源是广域分散的，不再局限于单台计算机和小规模局域网范围内，因此网格系统的体系结构是我们必须首先解决的问题。简言之，网格系统有哪些组成部分、组成部分之间的关系以及如何协同工作是网格体系结构研究需要解决的问题。
从网格体系结构的角度看，网格计算的关键技术有：
1．统一的资源访问接口：网格结点就是网格计算资源的提供者，它包括高端服务器、集群系统、MPP系统大型存储设备、数据库等。这些资源在地理位置上是分布的，系统具有异构特性,功能上也有非常大的差别，即使是同类资源在功能上也可能有较大的差别，如何统一这些资源的访问接口，是网格体系结构研究的基础性问题．
2．宽带通信服务：宽带网络系统是在网格计算环境中，提供高性能通信的必要手段。通信能力的好坏对网格计算的性能影响甚大，要做到计算能力“即连即用”必须要高质量的宽带网络系统支持。用户要获得延迟小、可靠的通信服务也离不开高速的网络。
3．资源管理和任务调度：计算资源管理工具要解决资源的描述、组织和管理等关键问题。任务调度工具是根据当前系统的负载情况，对系统内的任务进行动态调度，提高系统的运行效率，它们属于网格计算的中间件。
4．系统监测服务：高性能计算系统的峰值速度可达百万亿次/秒，但是实际的运算速度往往与峰值速度有很大的距离，其主要原因在于高性能并行计算机的并行程序与传统的串行程序有很大差异。如何帮助使用人员充分利用网格计算中的资源，就要靠性能分析和监测服务，这对监视系统资源和运行情况十分重要。
5．网格服务的最小集是什么？它们之间的关系怎样？有哪些服务就足够了？
6．不同网格系统的统一的体系结构究竟是什么？。
7．网格系统的安全、认证与计费服务等一些具体内容及策略都有待于解决。
参考文献：
[1] Foster and C. Kesselman, The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure, Morgan Kaufmann, San Fransisco, CA, 1999. http://mkp.com/grids, http://www.gridforum.org/，http://www.ccgrid.org/
[2] IAN FOSTER， “Internet Computing and the Emerging Grid” Nature Web Matters, 7 December 2000， http://www.nature.com/nature/webmatters/grid/grid.html
[3] Foster 做的关于网格计算的演讲材料，可从如下网址下载：http://www-fp.mcs.anl.gov/~foster/Talks/WWWGridsMay2002.ppt；http://www-fp.mcs.anl.gov/~foster/Talks/GridTutorial.ppt
[4] I-WAY Project。http://www.iway.org/；http://archive.ncsa.uiuc.edu/General/Training/SC95/I-WAY.nextgen.html
[5] L. Smarr and C. Catlett, Metacomputing, Communication of the ACM, Vol.35. No.6(1992),pp. 44-52.
[6] Foster and C. Kesselman, Globus: A Metacomputing Infrastructure Toolkit, InternationalJournal of Supercomputer Applications, 11(2):115-128, 1997 。The Globus project: http://www.globus.org/
[7] Grimshaw, A., Ferrari, A.,Knabe, F., Humphrey, M.: Legion: An Operating System for Wide Area Computing. Dept. of Comp. Sci., U. of Virginia, Charlottesville, Va. Available at 8 ftp://ftp.cs.virginia.edu/pub/techreports/CS-99-12.ps.Z and The Legion Project:http://legion.virginia.edu/
[8] Global Grid Forum HomePage。http://www.globalgridforum.com/
[9] OGSA结构描述，http://www.gridforum.org/ogsi-wg/drafts/ogsa_draft2.9_2002-06-22.pdf，http://www.Globus.org/ogsa/
[10] OGSA规范，http://www.gridforum.org/ogsi-wg/drafts/GS_Spec_draft03_2002-07-17.pdf
[11] Foster, I.; Kesselman, C.; Nick, J.M.; Tuecke, S. “Grid services for distributed system integration”，Computer , Volume: 35 Issue: 6 , June 2002，Page(s): 37 -46
[12] Web Service 工作组，http://www.w3.org/2002/ws/
[13] Foster, I. “The anatomy of the grid: enabling scalable virtual organizations ”，CCGRID2001 （First IEEE/ACM International Symposium on Cluster Computing and the Grid），Page(s): 6 –7
[14] 网格体系结构工作组。http://www.globalgridforum.com/5_ARCH/GPA.htm ，http://grid.lbl.gov/GPA/ExampleArchitectures.ppt
[15] The Globus Project, http://www.globus.org/
[16] Legion Project, http://www.cs.virginia.edu/~legion/
[17] Russ Basiura, Mike Batongbacal “Professional ASP.Net Web Services”