论文部分内容阅读
摘要：网格计算技术的出现使得网络资源的调用与共享更加容易、快捷，特别是WSRF规范的提出，使得网格计算平台与现有系统的交互更加方便。该文根据网格计算技术分析与探讨了基于网格的在线考试系统，指出它不同于传统的在线考试系统，其运行于网格环境下，所有这些模块不再仅仅运行在单一的服务器上，而是可以运行在不同的网格节点上，通过一个基础平台实现网格节点的自我管理，网格节点间的协同工作、负载均衡等，从而实现跨地域、跨时域的新型在线考试模式。
关键词：网格计算；网格资源应用；最优算法
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)07-1537-03
随着Internet技术的发展，网上资源由早期的匮乏到目前的浩瀚，而且还在飞速的添加与补充，如何在浩瀚的资源中进行整合，消除信息孤岛，以统一的界面操作各种异构的资源，将物理上互连的众多资源汇聚起来，联合提供更加快捷和优质的服务，是摆在计算机研究领域的一个难题，经过不断地探索、研究与开发，网格技术应引而生，它是资源的联合加上资源的虚拟化，从而快速方便地使用网络资源。网格技术正在成为影响信息技术下一个高潮的最重要的核心技术，从而推动新一代计算机应用。国际上网格的研究采用开放源码、公开合作的模式。本文的重点是分析与探讨了网格资源管理的相关内容和基于网格的在线考试系统的实现。
1网格资源管理
在资源管理系统中，有资源请求者、资源中介者和资源提供者三个实体，其中资源中介者就是资源管理器。按照使用資源的不同方式，资源管理系统可以分为三种形式：
1）直线型。接收到资源查询请求的资源管理器，找到必要的资源来响应用户查询和使得资源开始响应用户需求并开始工作，再将用户请求的资源返回给用户。
2）折线型。资源管理器接收到用户提出的请求，为用户找到合适的资源并把使用资源的相关信息返回给用户。
3）三角型。资源管理器接收到提出请求，在系统中为用户寻找合适的资源并启动资源为用户服务，同时通知资源把服务结果返回资源请求者本身。资源服务完毕后，根据资源管理器提供的信息，把结果直接返回给最终用户。
在这三种资源管理结构中，其资源管理器的功能与实现是各不相同的。在一个直线结构中，资源管理器是用户和资源之间的联系，不仅为网络用户找到合适的资源，需要为用户调用网格资源，再将结果反馈给用户。折线型结构，资源管理器只负责为用户找到合适的资源，不关心用户和资源的交互，功能很简单。三角型结构，继承了两者的优点和缺点。他们在不同的场合使用，接口简单用直线型，强调交互互动的用折线型，三角型可以兼容接口简单和用户资源交互两方面。网格资源管理服务，采取集中管理的分布式资源，使得网格用户在大量的网格资源中找到想要的资源，并通过一个简单统一的接口来访问资源。
网格资源管理组件可以提供一种方式来获得正在运行的任务状态信息，将任务分配给特定的资源，以完成访问任务的详细信息，测试完成任务的能力。为了使用所需的资源，以确保适当的目标应用，应该考虑以下几点内容：选择适当的资源，多个子任务，任务管理。目前网格资源管理系统有:Globus Toolkit、Condor、Legion、PUNCH、Europe Data Grid、NImrod&GRACE、AppLeS、Net-Slve、MyGnd、MOL，Ninf等。
2基于网格的在线考试的研究
校园尤其是大学校园，是网络资源提供与需求两者均比较集中的场所，为在校园中引入网格系统可以实现以下目标：
1）资源共享：实现学校与学校之间硬件、软件的服务共享，教学资源的共享，同类学校或专业之间还可以试题库资源的共享，以及协同或交叉试卷评阅，实现考教分离。
2）一致、透明的访问接口：以WEB形式向教师提供操作接口，采用统一的方式来访问和操作，向使用者提供一个统一的、全局的视图。
3）完整性：保证资源共享时的准确性和完整性。
网格在线考试系统除了实现题库的分布式无缝共享，更重要的一点就是通过作业调度利用网格系统提供的强大计算能力，即时批改客观题，及时反映客观题的批改结果。
2.1系统开发与运行环境
系统在.NET Framework 3.5技术平台上即可实现，采用Visual Studio 2008 Beta2作为开发环境，操作系统采用Window Server 2003 Enterprise Edition，应用程序服务器：Microsoft IIS 6.0，软件平台：Microsoft .NET Framework 3.5，数据库平台：Microsft SQLServer 2005 Enterprise Edition。
2.2系统设计
网格在线考试系统，通过网格门户可访问网格节点，访问与调用网络资源，从而实现考试功能，并在网格基础设施的每一个网络节点来实现本地软件资源管理和远程协作、共享。网格门户提供资源，是来自不同的地点，但用户认为它从同一个地方来，网格屏蔽了实际使用资源的一些具体信息：如物理地址和物理特征等等。网格节点需要提供题库访问服务、信息列表服务、查询服务、更新服务等，网格门户通过调用这些服务来实现资源的共享。基于网格的在线考试系统以网格门户为中心，网格门户中储存所有网格节点的资源信息索引并进行维护，每个网格节点实现题库的远程共享和信息服务，其中网格门户既可以单独部署在一台服务器上，也可以存在于每个网格节点上，后者可以提高本地用户的访问速度。
网格在线考试系统以应用ASP.net技术的B/S模式展现给用户，用户通过浏览器即可访问。系统有前端、中间和后台三个部分组成，前端为接受用户请求和响应用户请求的应用程序服务，中间为处理网格用户的性能需求的网格门户，后台为以数据和服务形式存在的网格题库。图2网格在线考试系统调度设计
2.3数据库设计
以需求为向导，网格系统的调度主要以需要作业历史平均完成时间和节点负载情况两个参量为依据，因节点负载情况随时发生变化，故只将作业历史平均完成时间存入数据库。每次作业类型不同，故将作业类型存入数据库。两者形成简单的二维数据。
2.4最优节点选择算法设计
设在网格题库中有n个网结节点（题库节点），作业j在节点i上的历史作业平均完成时间为tji，节点i的当前负载（用CPU资源使用情况表示）为pi，则我们可以得到节点历史作业平均完成时间矩阵：
3结束语
通过上述的分析与探讨，基于网格的在线考试系统在技术层面上能得以实现数据资源，特别是试题库的共享，可给高校的考试与评阅带来改革，能够充分发挥网格技术的优越性，使得考试更加快捷、公正、公平、高效。但是在目前的教育环境下，实施之前尚有许多问题需要解决，除了考试试题库建设、考教要求与标准等一般性的考试问题之外，在技术上，有些地方还需要进一步改进与完善，比如：网格实现了将不同物理地址、异构系统之间的资源通过网络连接起来，减少了运行负载，但同时也带来了安全问题。因为考试结果关系到考生的切身利益，如何保证公平有效，如何去保证网格系统的安全性？在未来是不是可以运用到云计算？所有这些还需要继续研究。
参考文献：
[1] Joshy Joseph, Craig Fellenstein.网格计算[M].北京:清华大学出版社, 2005.
[2]申海.基于网格的任务调度研究[D].西安:西安工业大学,2008.
[3]陈振波.基于GLOBUS的网格资源管理研究[D].成都:电子科技大学, 2006.
[4]姚怡星,高阳.网络资源调度[J].计算机应用研究,2005(5).
[5]胡春明,怀进鹏,孙海龙.基于web服务的网格体系结构及其支撑环境研究[J].软件学报,2004(7).
[6]常风,罗小妮.网格计算的理论分析及其应用[J].电脑与信息技术,2005(1).
[7] ZHU GE HAI,The future interconnection environment[J].IEEE Computer,2005,38(4):27-33.
[8]战晓苏.计算机科学与技术：网格计算[M].北京:清华大学出版社,2009.
[9] MaoZhen Li, Mark Baker.网格计算核心技术[M].北京:清华大学出版社,2006.
[10]朱民,张德贤.网格体系结构综述[J].网络安全技术与应用,2009(2):69-71.
关键词：网格计算；网格资源应用；最优算法
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)07-1537-03
随着Internet技术的发展，网上资源由早期的匮乏到目前的浩瀚，而且还在飞速的添加与补充，如何在浩瀚的资源中进行整合，消除信息孤岛，以统一的界面操作各种异构的资源，将物理上互连的众多资源汇聚起来，联合提供更加快捷和优质的服务，是摆在计算机研究领域的一个难题，经过不断地探索、研究与开发，网格技术应引而生，它是资源的联合加上资源的虚拟化，从而快速方便地使用网络资源。网格技术正在成为影响信息技术下一个高潮的最重要的核心技术，从而推动新一代计算机应用。国际上网格的研究采用开放源码、公开合作的模式。本文的重点是分析与探讨了网格资源管理的相关内容和基于网格的在线考试系统的实现。
1网格资源管理
在资源管理系统中，有资源请求者、资源中介者和资源提供者三个实体，其中资源中介者就是资源管理器。按照使用資源的不同方式，资源管理系统可以分为三种形式：
1）直线型。接收到资源查询请求的资源管理器，找到必要的资源来响应用户查询和使得资源开始响应用户需求并开始工作，再将用户请求的资源返回给用户。
2）折线型。资源管理器接收到用户提出的请求，为用户找到合适的资源并把使用资源的相关信息返回给用户。
3）三角型。资源管理器接收到提出请求，在系统中为用户寻找合适的资源并启动资源为用户服务，同时通知资源把服务结果返回资源请求者本身。资源服务完毕后，根据资源管理器提供的信息，把结果直接返回给最终用户。
在这三种资源管理结构中，其资源管理器的功能与实现是各不相同的。在一个直线结构中，资源管理器是用户和资源之间的联系，不仅为网络用户找到合适的资源，需要为用户调用网格资源，再将结果反馈给用户。折线型结构，资源管理器只负责为用户找到合适的资源，不关心用户和资源的交互，功能很简单。三角型结构，继承了两者的优点和缺点。他们在不同的场合使用，接口简单用直线型，强调交互互动的用折线型，三角型可以兼容接口简单和用户资源交互两方面。网格资源管理服务，采取集中管理的分布式资源，使得网格用户在大量的网格资源中找到想要的资源，并通过一个简单统一的接口来访问资源。
网格资源管理组件可以提供一种方式来获得正在运行的任务状态信息，将任务分配给特定的资源，以完成访问任务的详细信息，测试完成任务的能力。为了使用所需的资源，以确保适当的目标应用，应该考虑以下几点内容：选择适当的资源，多个子任务，任务管理。目前网格资源管理系统有:Globus Toolkit、Condor、Legion、PUNCH、Europe Data Grid、NImrod&GRACE、AppLeS、Net-Slve、MyGnd、MOL，Ninf等。
2基于网格的在线考试的研究
校园尤其是大学校园，是网络资源提供与需求两者均比较集中的场所，为在校园中引入网格系统可以实现以下目标：
1）资源共享：实现学校与学校之间硬件、软件的服务共享，教学资源的共享，同类学校或专业之间还可以试题库资源的共享，以及协同或交叉试卷评阅，实现考教分离。
2）一致、透明的访问接口：以WEB形式向教师提供操作接口，采用统一的方式来访问和操作，向使用者提供一个统一的、全局的视图。
3）完整性：保证资源共享时的准确性和完整性。
网格在线考试系统除了实现题库的分布式无缝共享，更重要的一点就是通过作业调度利用网格系统提供的强大计算能力，即时批改客观题，及时反映客观题的批改结果。
2.1系统开发与运行环境
系统在.NET Framework 3.5技术平台上即可实现，采用Visual Studio 2008 Beta2作为开发环境，操作系统采用Window Server 2003 Enterprise Edition，应用程序服务器：Microsoft IIS 6.0，软件平台：Microsoft .NET Framework 3.5，数据库平台：Microsft SQLServer 2005 Enterprise Edition。
2.2系统设计
网格在线考试系统，通过网格门户可访问网格节点，访问与调用网络资源，从而实现考试功能，并在网格基础设施的每一个网络节点来实现本地软件资源管理和远程协作、共享。网格门户提供资源，是来自不同的地点，但用户认为它从同一个地方来，网格屏蔽了实际使用资源的一些具体信息：如物理地址和物理特征等等。网格节点需要提供题库访问服务、信息列表服务、查询服务、更新服务等，网格门户通过调用这些服务来实现资源的共享。基于网格的在线考试系统以网格门户为中心，网格门户中储存所有网格节点的资源信息索引并进行维护，每个网格节点实现题库的远程共享和信息服务，其中网格门户既可以单独部署在一台服务器上，也可以存在于每个网格节点上，后者可以提高本地用户的访问速度。
网格在线考试系统以应用ASP.net技术的B/S模式展现给用户，用户通过浏览器即可访问。系统有前端、中间和后台三个部分组成，前端为接受用户请求和响应用户请求的应用程序服务，中间为处理网格用户的性能需求的网格门户，后台为以数据和服务形式存在的网格题库。图2网格在线考试系统调度设计
2.3数据库设计
以需求为向导，网格系统的调度主要以需要作业历史平均完成时间和节点负载情况两个参量为依据，因节点负载情况随时发生变化，故只将作业历史平均完成时间存入数据库。每次作业类型不同，故将作业类型存入数据库。两者形成简单的二维数据。
2.4最优节点选择算法设计
设在网格题库中有n个网结节点（题库节点），作业j在节点i上的历史作业平均完成时间为tji，节点i的当前负载（用CPU资源使用情况表示）为pi，则我们可以得到节点历史作业平均完成时间矩阵：
3结束语
通过上述的分析与探讨，基于网格的在线考试系统在技术层面上能得以实现数据资源，特别是试题库的共享，可给高校的考试与评阅带来改革，能够充分发挥网格技术的优越性，使得考试更加快捷、公正、公平、高效。但是在目前的教育环境下，实施之前尚有许多问题需要解决，除了考试试题库建设、考教要求与标准等一般性的考试问题之外，在技术上，有些地方还需要进一步改进与完善，比如：网格实现了将不同物理地址、异构系统之间的资源通过网络连接起来，减少了运行负载，但同时也带来了安全问题。因为考试结果关系到考生的切身利益，如何保证公平有效，如何去保证网格系统的安全性？在未来是不是可以运用到云计算？所有这些还需要继续研究。
参考文献：
[1] Joshy Joseph, Craig Fellenstein.网格计算[M].北京:清华大学出版社, 2005.
[2]申海.基于网格的任务调度研究[D].西安:西安工业大学,2008.
[3]陈振波.基于GLOBUS的网格资源管理研究[D].成都:电子科技大学, 2006.
[4]姚怡星,高阳.网络资源调度[J].计算机应用研究,2005(5).
[5]胡春明,怀进鹏,孙海龙.基于web服务的网格体系结构及其支撑环境研究[J].软件学报,2004(7).
[6]常风,罗小妮.网格计算的理论分析及其应用[J].电脑与信息技术,2005(1).
[7] ZHU GE HAI,The future interconnection environment[J].IEEE Computer,2005,38(4):27-33.
[8]战晓苏.计算机科学与技术：网格计算[M].北京:清华大学出版社,2009.
[9] MaoZhen Li, Mark Baker.网格计算核心技术[M].北京:清华大学出版社,2006.
[10]朱民,张德贤.网格体系结构综述[J].网络安全技术与应用,2009(2):69-71.