淺談數據網格技術

鄒 鈺

（徐州財經高等職業技術學校，江蘇 徐州 221008）

1 網格的定義

網格（Grid）這個詞來自于電力網格。一方面，計算機網縱橫交錯，很像電力網；另一方面，電力網格用高壓線路把分散在各地的發電站連接在一起，向用戶提供源源不斷的電力。建設網格的最終目的是希望它能夠把分布在因特網上數以億計的計算機、存儲器、貴重設備、數據庫等結合起來，形成一個虛擬的、空前強大的超級計算機，滿足不斷增長的計算、存儲需求，并使信息世界成為一個有機的整體，為用戶提供一體化信息和應用服務，虛擬組織最終實現在這個虛擬環境下進行資源共享和協同工作，徹底消除資源“孤島”，最充分的實現信息共享。

2 網格的特征及其體系結構

2.1 網格的特征優勢

網格是一種分布式系統，但網格不同于傳統的分布式系統，它具有4點優勢：①資源共享，消除資源孤島；②協同工作；③通用開放標準，非集中控制，非平凡服務質量；④動態功能，高度可擴展性。

2.2 網格的體系結構

網格之所以能有以上所說的種種優勢特征，是由網格的體系結決定的。網格體系結構的主要功能是劃分系統基本組件，指定組件的目的與功能，刻畫組件之間的相互作用，整合各部分組件。下面介紹目前影響比較廣泛的兩個網格體系結構：網格計算協議體系結構和計算經濟網格體系結構模型。

OGSA（Open Grid Services Architecture）被稱為下一代的網格體系結構，它是在原來“五層沙漏結構”的基礎上，結合最新的Web Service技術提出來的。OGSA包括兩大關鍵技術，即網格技術和Web Service技術。

隨著網格計算研究的深入，人們越來越發現網格體系結構的重要。網格體系結構是關于如何建造網格的技術，包括對網格基本組成部分和各部分功能的定義與描述，網格各部分相互關系與集成方法的規定，網格有效運行機制的刻畫。顯然，網格體系結構是網格的骨架和靈魂，是網格最核心的技術，只有建立合理的網格體系結構，才能夠設計和建造好網格，才能夠使網格有效地發揮作用。

OGSA最突出的思想就是以“服務”為中心。在OGSA框架中，將一切都抽象為服務，包括計算機、程序、數據、儀器設備等。這種觀念，有利于通過統一的標準接口來管理和使用網格。Web Service提供了一種基于服務的框架結構，但是，Web Service面對的一般都是永久服務，而在網格應用環境中，大量的是臨時性的短暫服務，比如一個計算任務的執行等。考慮到網格環境的具體特點，OGSA在原來Web Service服務概念的基礎上，提出了“網格服務（Grid Service）”的概念，用于解決服務發現、動態服務創建、服務生命周期管理等與臨時服務有關的問題。

基于網格服務的概念，OGSA將整個網格看作是“網格服務”的集合，但是這個集合不是一成不變的，而是可以擴展的，這反映了網格的動態特性。在目前，網格服務提供的接口還比較有限，OGSA還在不斷的完善過程之中，下一步將考慮擴充管理、安全等方面的內容。

伊恩·福斯特教授提出了網格計算協議體系結構，認為網格建設的核心是標準化的協議與服務，并與Internet網絡協議進行類比。該結構主要包括以下5個層次：

圖1 網格協議體系結構

構造層（Fabric）：控制局部的資源。由物理或邏輯實體組成，目的是為上層提供共享的資源。常用的物理資源包括計算資源、存儲系統、目錄、網絡資源等；邏輯資源包括分布式文件系統、分布計算池、計算機群等。構造層組件的功能受高層需求影響，基本功能包括資源查詢和資源管理的QoS保證。

連接層（Connectivity）：支持便利安全的通信。該層定義了網格中安全通信與認證授權控制的核心協議。資源間的數據交換和授權認證、安全控制都在這一層控制實現。

資源層（Resource）：共享單一資源。該層建立在連接層的通信和認證協議之上，滿足安全會話、資源初始化、資源運行狀況監測、資源使用狀況統計等需求，通過調用構造層函數來訪問和控制局部資源。

匯集層（Collective）：協調各種資源。該層將資源層提交的受控資源匯集在一起，供虛擬組織的應用程序共享和調用。

應用層（Application）：為網格上用戶的應用程序層。應用層是在虛擬組織環境中存在的。應用程序通過各層的應用程序編程接口（API）調用相應的服務，再通過服務調動網格上的資源來完成任務。

3 展望

網格是一項正在研究中的技術，它改變了人們使用資源的方式。網格所使用的都是已經成熟的技術，使人們能夠以一種全新的、更自由、更方便的方式使用計算資源，解決以前無法解決的復雜問題。

1 劉 星、張育平.網格環境下的數據傳輸機制研究與應用.計算機科學與實踐，2004

2 張 曉、張西紅、周開民.SQL Serve數據復制技術研究.科學技術與工程，2006：25～34

3 徐志偉、馮百明、李 偉.網格計算技術［M］.北京：電子工業出版社，2004：106～122

4 都志輝、陳 渝、劉 鵬.網格計算［M］.北京：清華大學出版社，2002：256～271