一種自適應(yīng)組網(wǎng)的局域網(wǎng)網(wǎng)格方案設(shè)計(jì)

摘要：該文主要介紹了自適應(yīng)組網(wǎng)的局域網(wǎng)網(wǎng)格方案。首先，簡(jiǎn)要介紹了提出該解決方案的背景，然后針對(duì)這個(gè)背景進(jìn)行了需求分析，并闡述了這個(gè)解決方案的實(shí)際意義。隨后，對(duì)這個(gè)解決方案進(jìn)行了詳細(xì)的解釋。闡述了這個(gè)解決方案中所使用的兩種工作模式以及這兩種工作模式的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)這兩種工作模式之間的切換問題進(jìn)行了解釋。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)格方案；有服務(wù)模式；無服務(wù)模式

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)35-2475-03

Research on the Ethernet Grid Strategy Design of a Self-Adaptation Network

YUAN Jing-zhen

(Department of Physics Electronic Engineering Hanshan Normal University， Chaozhou 521041， China)

Abstract: The Ethernet grid strategy of an self-adapt network. First of all， the background of this strategy is introduced; Second， according to this background， the requirement analysis is presented， at the same time， the practical meaning of this strategy is mentioned. After that， it explains this strategy in detail， including the two working modes and the advantages and disadvantages of the two modes. At last， the swift of these two working modes is described.

Key words: grid strategy; serve mode; non-serve mode

1 引言

目前，網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展非常迅猛。網(wǎng)格試圖提供這樣一種技術(shù)：人們可以把自己的微機(jī)插入網(wǎng)格，以后就可以透明地使用網(wǎng)格上的各種計(jì)算資源和信息資源，就像今天我們將任何一種家電設(shè)備插進(jìn)墻上的插座，就可以方便地使用電力一樣。但是，到現(xiàn)在為止，還有很多擁有PC機(jī)的人還沒有使用過哪怕一種網(wǎng)格系統(tǒng)，這是為什么呢？

除去用戶不需要使用網(wǎng)格的這個(gè)原因之外，從網(wǎng)格系統(tǒng)本身還能找出一些原因。一些大型網(wǎng)格主要應(yīng)用于科研、大容量計(jì)算等專業(yè)領(lǐng)域，面向的主要用戶是一些科研機(jī)構(gòu)而不是一般的“平民”用戶。并且，這些大型網(wǎng)格一般都是基于互聯(lián)網(wǎng)或其專有網(wǎng)絡(luò)的。

而在這同時(shí)，有一些局域網(wǎng)通信軟件（如飛鴿傳書等），在一些公司、科研機(jī)構(gòu)內(nèi)部非常流行，從這一現(xiàn)象，可以得到一些啟示：

有數(shù)量巨大的PC機(jī)分布在數(shù)量眾多的局域網(wǎng)上。

使用便捷的軟件更容易得到用戶的青睞。

2 解決方案需求分析

在這樣一個(gè)特定的背景下，提出了這個(gè)解決方案。這個(gè)解決方案的目標(biāo)是:使網(wǎng)格技術(shù)可以更好地為一般用戶服務(wù)，從而促進(jìn)網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用的普及。

根據(jù)背景中得到的一些啟示，該解決方案被設(shè)定為是基于局域網(wǎng)的，因?yàn)樵诰钟蚓W(wǎng)上具有數(shù)量龐大的潛在用戶群。并且，根據(jù)該解決方案設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)需要具有最簡(jiǎn)單的部署過程和最簡(jiǎn)單的使用方法。

這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)網(wǎng)格系統(tǒng)，只要一臺(tái)計(jì)算機(jī)安裝了該系統(tǒng)，并成功地連接進(jìn)網(wǎng)格，就可以看到網(wǎng)格內(nèi)所有的可用資源，并可以透明地使用這些資源。當(dāng)然，這個(gè)網(wǎng)格系統(tǒng)是一個(gè)平臺(tái)，它將提供一種框架。根據(jù)這個(gè)框架，可以為其不斷增加新的資源種類，并可以開發(fā)運(yùn)行在這個(gè)平臺(tái)上的各種應(yīng)用程序。

3 解決方案的實(shí)際意義

讓我們來設(shè)想一下，有這樣一個(gè)局域網(wǎng)網(wǎng)格系統(tǒng)，當(dāng)我們要在一個(gè)局域網(wǎng)上部署時(shí)，不需要進(jìn)行什么配置，只需要提供一份網(wǎng)格系統(tǒng)程序文件，而用戶只需要把這份程序文件復(fù)制到自己的PC機(jī)上，然后運(yùn)行即可。在同一個(gè)網(wǎng)段上的所有PC機(jī)會(huì)自適應(yīng)地組建成一個(gè)小網(wǎng)格，而該小網(wǎng)格上的用戶可以看到這個(gè)小網(wǎng)格上所有可用的資源，并且可以透明地使用這些資源。

而另外通過一些簡(jiǎn)單的設(shè)置，就可以將多個(gè)不同網(wǎng)段上的小網(wǎng)格連通，構(gòu)成一個(gè)大的網(wǎng)格。

這個(gè)解決方案可以為我們帶來一個(gè)可以在局域網(wǎng)上廣泛使用的開放的網(wǎng)格系統(tǒng)平臺(tái)。任何一個(gè)企業(yè)，只要有內(nèi)部局域網(wǎng)，并把網(wǎng)格系統(tǒng)程序文件復(fù)制到局域網(wǎng)上的各臺(tái)PC機(jī)上，不需要再做其他額外的工作，就可以形成一個(gè)網(wǎng)格平臺(tái)。在該平臺(tái)上，我們可以使用各種企業(yè)的應(yīng)用程序，或者開發(fā)出運(yùn)行于該平臺(tái)之上的用戶應(yīng)用程序。

這個(gè)解決方案可以使網(wǎng)格更加迅速地走進(jìn)一般企業(yè)和PC機(jī)用戶的視野。

4 自適應(yīng)組網(wǎng)的局域網(wǎng)網(wǎng)格解決方案

在一個(gè)局域網(wǎng)的網(wǎng)段中，每一個(gè)運(yùn)行著網(wǎng)格系統(tǒng)程序的計(jì)算機(jī)被視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)(Node)。每一個(gè)網(wǎng)段中有一個(gè)協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)(Coordinator)，負(fù)責(zé)收集網(wǎng)格內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的資源信息，接受某一個(gè)節(jié)點(diǎn)上網(wǎng)格應(yīng)用程序提出的資源分配請(qǐng)求，并根據(jù)一定的調(diào)度策略處理請(qǐng)求，為網(wǎng)格應(yīng)用程序分配相應(yīng)的資源?？偟膩碚f，協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)的作用就是整合并分配網(wǎng)格資源。網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)之間的組織方式共有2種:無服務(wù)器模式(Non-Server Mode)和有服務(wù)器模式(Server Mode)。

4.1 無服務(wù)器模式

當(dāng)不需要將本網(wǎng)段上的小網(wǎng)格和其他網(wǎng)段上的小網(wǎng)格連接時(shí)，系統(tǒng)可以工作在無服務(wù)器模式下。在該模式下，協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)是由各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)一定算法選舉產(chǎn)生，并且協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)不固定。當(dāng)協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)退出網(wǎng)格(正常退出、關(guān)機(jī)或崩潰)，其他普通節(jié)點(diǎn)將重新開始一個(gè)選舉，并選出一個(gè)新的協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)。

在這種工作模式下，由于協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)不固定，是動(dòng)態(tài)選舉產(chǎn)生的，所以這種工作模式靈活性比較強(qiáng)。在任意一個(gè)局域網(wǎng)的網(wǎng)段中，只要有一個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)，就可以協(xié)商地選舉出一個(gè)協(xié)調(diào)者，自適應(yīng)地組建起一個(gè)小網(wǎng)格來。無服務(wù)器模式的邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

這些節(jié)點(diǎn)（包括普通節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)）可以是PC機(jī)、筆記本或者服務(wù)器。它們之間可以使用交換機(jī)或集線器進(jìn)行連接。協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)可以是筆記本、PC機(jī)或者服務(wù)器。

無服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)連接示意圖如圖2所示。

4.2 有服務(wù)器模式

當(dāng)需要將本網(wǎng)段上的小網(wǎng)格和其他網(wǎng)段上的小網(wǎng)格進(jìn)行連接時(shí)，系統(tǒng)將工作在有服務(wù)器模式下。在該模式下，協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)不是由選舉產(chǎn)生的，而是固定在一臺(tái)特定的機(jī)器上。（下面將稱這臺(tái)機(jī)器為服務(wù)器，這正是這種模式叫做有服務(wù)器模式的原因）。對(duì)服務(wù)器需要進(jìn)行一些配置，使其以服務(wù)器協(xié)調(diào)者(ServerCoordinator)的身份出現(xiàn)在本網(wǎng)段的網(wǎng)格上，它將擔(dān)負(fù)起協(xié)調(diào)者的角色。

另外，還需要設(shè)置一臺(tái)中央服務(wù)器(Center Server)。在每個(gè)服務(wù)器協(xié)調(diào)者上，都需要進(jìn)行一些配置，使每個(gè)服務(wù)器協(xié)調(diào)者都知道中央服務(wù)器及其備用服務(wù)器的地址。當(dāng)服務(wù)器協(xié)調(diào)者啟動(dòng)后，它會(huì)連接中央服務(wù)器，進(jìn)行注冊(cè)，并獲取已經(jīng)在中央服務(wù)器注冊(cè)了的其他服務(wù)器協(xié)調(diào)者的地址。之后，通過連接其他網(wǎng)段上的服務(wù)器協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而將多個(gè)網(wǎng)段上的小網(wǎng)格連接成一個(gè)大的網(wǎng)格。

當(dāng)網(wǎng)格工作在有服務(wù)器模式下時(shí)，網(wǎng)格中的節(jié)點(diǎn)除了能訪問本網(wǎng)段中的網(wǎng)格資源外，還可以跨網(wǎng)段，訪問其他網(wǎng)段中的網(wǎng)格資源。

這種工作模式和無服務(wù)器工作模式相比，少了一些靈活性。需要對(duì)服務(wù)器協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)和中央服務(wù)器進(jìn)行一些配置。但是在這種工作模式下，小網(wǎng)格連接成大的網(wǎng)格，系統(tǒng)整體功能大為增強(qiáng)。有服務(wù)器模式的邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

這些節(jié)點(diǎn)（包括普通節(jié)點(diǎn)、服務(wù)器協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)和中央服務(wù)器）可以是PC機(jī)、筆記本或者服務(wù)器。

有服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)連接示意圖如圖4所示。

4.3 兩種工作模式的切換

當(dāng)一個(gè)網(wǎng)段上的網(wǎng)格工作在無服務(wù)器模式下時(shí)，如果該網(wǎng)段上的服務(wù)器協(xié)調(diào)者啟動(dòng)，那么它將搶奪現(xiàn)有協(xié)調(diào)者的身份，成為新的協(xié)調(diào)者，而原來的協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)將變?yōu)槠胀ü?jié)點(diǎn)。同時(shí)，網(wǎng)格的工作模式也將切換為有服務(wù)器模式。

當(dāng)一個(gè)網(wǎng)段上的網(wǎng)格工作在有服務(wù)器模式下時(shí)，如果該網(wǎng)段上的服務(wù)器協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)退出網(wǎng)格(正常退出、關(guān)機(jī)或者崩潰)，那么該網(wǎng)段上的網(wǎng)格中的其他節(jié)點(diǎn)將開始進(jìn)行選舉，選出一個(gè)協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，網(wǎng)格的工作模式也將切換為無服務(wù)器模式。

5 小結(jié)

根據(jù)本文提出的這個(gè)局域網(wǎng)網(wǎng)格解決方案，可以在小范圍的局域網(wǎng)中迅速構(gòu)建網(wǎng)格，并進(jìn)一步開發(fā)在這個(gè)網(wǎng)格系統(tǒng)平臺(tái)上的應(yīng)用程序，以滿足應(yīng)用的需求。這個(gè)解決方案適合在有局域網(wǎng)環(huán)境的科研機(jī)構(gòu)、公司使用。由于它可以自適應(yīng)組網(wǎng)的特性，使它具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性，使用起來非常便捷。

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