校園網格平臺的研究

摘要:隨著校園網絡資源的快速增長，結合黃淮學院校園網資源現狀及管理需求，闡述了校園網格的設計思路與方案，設計了面向服務的校園網格系統拓撲結構，構建了面向服務的層次系統架構及服務訪問模型，為用戶提供統一透明的網格服務。最大限度地避免了“信息孤島”的局限性。

關鍵詞:網格;校園網格;OGSA

中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號: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 網格技術簡介

1) 數據網格定義

數據網格是一種面向大型分布式數據存儲和處理的網格，它將全球范圍內分布的、異構的存儲和數據資源通過高性能網絡連接起來，并提供相關機制使用戶能夠透明的訪問和處理大型分布式數據集。數據網格研究聚集于大型分布式數據的存儲和管理，傳輸，數據訪問的優化，數據可靠性與可獲取性，以及計算資源的調度等。數據網格的主要目標就是給分布式的數據密集型的應用程序提供服務以及基礎設施，因此數據網格必須提供一組安全的高性能的協議用來保證大型數據集的傳輸，以及確保數據能夠根據用戶的需要在全網范圍內進行復制、分發。

2) 元數據定義

元數據[1]是描述數據的數據，是關于數據的結構化數據。它用于描述數據的內容、覆蓋范圍、質量、管理方式、數據的所有者、數據的提供方式等信息，是數據與數據用戶之間的橋梁。

2 校園網格設計

2.1 設計目標

隨著校園網絡資源的快速增長，校園網絡內形成了越來越多的信息孤島。一方面是用戶對網絡資源的需求，另一方面是大量的網絡資源不能得到有效的使用。校園數據網格系統就是為了解決此矛盾而提出來的。它可以很好的實現異構數據的統一訪問和數據共享，充分利用網絡的存儲資源給科學研究和協同學習提供一個廣闊的資源平臺。校園數據網格系統主要實現以下目標，

2.2 校園數據網格系統的結構設計

為有效的實現校園網信息和資源的共享，設計了面向服務的校園網格系統的拓撲結構如圖1所示。

1) 校園網格系統結構層次

校園網格系統結構分為如下3層:

第1層:主干網格服務TGS(Trunk Grid Servers)。在這一層中各個節點是各個地域網格管理的服務器，代表各地域網絡到網格系統GS(Grid System)的應用接口;

第2層:校園網格服務CGS(Campus Grid Servers)。在這一層各節點是各個學校網格管理服務器，代表各學校網絡到學校網格系統的應用接口;

第3層:注冊的服務提供者或注冊用戶(服務請求者)。由于一臺計算機可以是一個服務的提供者，同時它還可以是一個注冊用戶，所以將它們進行統一的管理，這樣可以提高整個系統的相對安全性。

2.3 校園網格框架模型及訪問過程

1) 校園網格框架模型

服務網格的最大特點就是把一切資源包裝成服務，其核心問題就是怎樣生成服務，并最終提供給所需用戶。根據開放網格體系結構(OGSA)思想，參考文獻[5]設計了服務網格框架如圖2所示。

資源池:包括系統的所有資源(動態變化)，資源可以根據類型劃分成多個組。

網格核心中間件WSRF(WS-Resource Framework):實現與資源池和服務池的雙向通訊，通過網格核心中間件WSRF(Web服務資源框架)，資源可以被包裝成服務或者將服務部署到相應的資源上。

服務池:包括所有虛擬服務，根據服務的類別可以把整個網格系統中的服務分類歸并成多個虛擬服務，具有相同訪問接口的服務屬于同一虛擬服務。

虛擬組織VO:用戶或應用完成一次訪問是通過服務池選擇匹配(能滿足用戶條件的服務并構建一個虛擬組織來實現的，虛擬組織為服務提供者或服務消費者(用戶或應用)提供了一個“臨時”的市場，通過服務協商的方式建立服務消費者和服務提供者之間的供求關系。一個虛擬組織的表示通常應包含服務參與者集合、多個參與者之間上下文集合、多個政策規則組成的集合。

2) 服務訪問過程

由多個用戶和服務參與的網格系統上的一次活動即服務過程(參考圖2中的標注)描述如下:

服務發布:服務注冊到中介者或目錄服務系統。

服務發現:服務發現是根據服務查詢的結果決定發現目標。用戶或應用通過目錄服務系統查詢服務，包括虛擬服務，真實服務;如果沒有合適的服務能從所需要的虛擬服務組中選出，則某一資源將被選出，用來部署該類服務，以使得其功能滿足用戶請求的需求;如果沒有資源可被選擇，則用戶請求不能被完成，用戶請求的狀態被設置成失敗。

服務綁定:服務池中的服務能滿足用戶請求的各個功能需求，用戶就基于雙方的協議和政策與選擇服務的提供者進行協商;當對所有需要的服務協商成功，并且基于這些服務的組合服務能滿足用戶的功能需求，那么虛擬組織就被創建，用戶通過虛擬組織與服務提供者簽訂合同，并通過合同與組合服務綁定。

選擇備份服務:當一個服務失敗或者不能滿足用戶服務質量需求時，一個服務失敗事件就會觸發，如果服務被恢復而且不違反服務質量協議，虛擬組織活動就照常進行;否則在同一虛擬服務中的備份服務將被選擇。備份服務必須為該用戶提供訪問權限并滿足該請求的服務質量需求，如果這種備份服務找不到，則用戶請求不能滿足，其狀態被設置成失敗，虛擬組織也會被撤銷，活動以失敗告終。如果活動正常完成，關于活動正常結束的事件被觸發，虛擬組織的管理者獲取該事件后，撤銷該虛擬組織，活動順利執行完成。

3 結束語

針對校園網格資源多、差別大、范圍廣的特點，設計了面向服務的層次式系統架構及服務訪問模型。在此層次模型中，把物理資源包裝成服務，并歸類為虛擬服務，使得網格服務具有更好的抽象性并具有統一接口。在此模型中，目錄服務是關鍵，它把服務提供者信息提供給服務消費者，服務提供者或服務消費者(用戶或應用)通過虛擬組織提供的“臨時”市場，以服務協商的方式建立服務消費者和服務提供者之間的供求關系。

總之，本研究以黃淮學院的校園網建設為例，針對校園網格資源多、差別大、范圍廣的特點，設計了面向服務的層次式系統架構及服務訪問模型。在此層次模型中，把物理資源包裝成服務，并歸類為虛擬服務，使得網格服務具有更好的抽象性并具有統一接口，實現了服務提供者、服務消費者、虛擬組織三者之間關系處理較好的的目錄服務設計，最大限度地避免了“信息孤島”的局限性。

參考文獻:

[1] 齊悅.校園網格中服務調度分析[J].山西科技，2009(2):43-44.

[2] 龐立欣，樊云飛，王子玉.校園網格體系結構的研究[J].農業網絡信息，2009(5):86-88.

[3] 顧明，孫功星.網格資源動態管理系統的研究與設計[J].計算機工程，2004，30(20):183-185.

[4] 陳萍.網格模式下的高校教學平臺研究與設計[J].教育信息化，2006(7):31-32.

[5] 郎博.基于OGSA的網格服務研究[J].計算機技術與發展，2006，16(4):161-163.

[6] 鄒德清，羌衛中，石宣化.一種面向服務網格的通用框架及服務訪問模型[J].計算機工程與應用，2005(24):6-10.