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摘要：网格体系结构是构建网格的基础，本文阐述了网格体系结构的发展历程，介绍了以协议为中心的五层沙漏结构，以及以服务为主的开放网格系统服务体系结构，并分析了OGSA的最新核心规范WSRF的优势，有利于读者对网格计算的进一步的了解。
关键词：网格体系结构；五层沙漏结构；开放网格系统服务体系结构；Web服务资源框架
中图分类号：TP393文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2007)04-10992-02
1 引言
网格[1]是利用互联网把地理上广泛分布的各种资源，包括计算资源、存储资源、软件资源、数据资源、信息资源等连成一个逻辑整体，就像一台超级计算机一样为用户提供一体化信息和应用服务（计算、存储、访问等），虚拟组织最终实现在这个虚拟环境下进行资源共享和协同工作，彻底消除资源孤岛。如果说传统互联网实现了计算机硬件的连通，Web实现了网页的连通, Web服务实现了程序和程序之间的共享，那么，网格试图实现互联网上所有资源的全面连通。 网格希望用户在使用网格时，就如同现在使用电力一样方便地使用分布在网络上强大而丰富的各种资源。
网格体系结构主要是研究网格系统的基本功能结构及各功能实体间的接口关系，即网格体系结构就是关于如何建造网格的技术，它给出了网格的基本组成与功能，描述了网格各组成部分的关系以及它们集成的方式或方法，刻画了支持网格有效运转的机制。国外已有很多项目在进行网格研究，比较重要的有Globus[2]和Legion[3]以及近来投入商用的Web Service[4]等，它们都对网格体系结构的研究作出了巨大的贡献。
目前，主流的网格体系结构主要有三个：第一个是Ian Foster等人在早些时候提出的五层沙漏结构；第二个是在以IBM为代表的工业界的影响下，考虑到Web技术的发展与影响后，Ian Foster等结合五层沙漏结构和Web Service提出的OGSA(Open Grid Services Architecture，开放网格服务体系结构)；第三个是由Globus联盟、IBM和HP于2004年初共同提出的WSRF(Web Service Resource Framework，Web服务资源框架)，国际电子商务联盟组织OASIS（Organization for the Advancement of Structured Information Standards）于2006年4月3日宣布批准WSRFv1.2规范成为OASIS标准。
2 网格的基本功能模块
研究网格体系结构的目的是为了更好地实现网格，因此在网格体系结构的研究过程中，首先需要确定的就是网格系统到底由哪些基本的功能模块组成的，它们之间如何有机地组合，成为一个完整的网格系统。
网格是建立在现有国际互联网的基础之上的，使用了互联网的IP地址、网络传输协议等概念和技术，它需要已有的一些互联网协议和规范作为支持，如超文本传输协议(HTTP)、文件传输协议(FTP)、简单邮件传输协议(SMTP)，这些都是互联网上的成熟协议，将它们用作网格协议的传输载体就为方便地构建网格打下了一定基础。当然全盘照用这些协议还是不能满足网格的需求的，因此，在构建网格时，还需要在现有互联网协议的基础上加以扩展。
互联网完成的功能在网格体系结构中就不再考虑了，以网格数据为例，网格需要考虑到是数据表示形式、数据的传输方式、数据存储和副本管理，但对具体的数据传输格式和传输过程使用FTP或是UDP协议则不再考虑，因为这些是互联网解决的问题。
网格系统中是由一系列的基本功能模块相互协作，为用户提供服务的。网格体系结构要考虑到是如何向用户提供一个接口，通过该接口接收来自用户的请求，发送来自网格的信息，用户不必知道其内部如何实现用户请求的服务。网格系统的基本功能模块如图1所示。
图1 网格系统的基本功能模块示意图
网格用户通过用户界面实现与网格之间的信息交互，实现诸如用户作业提交、结果返回等输入输出功能。网格在提供服务之前要知道哪个资源当前可以向用户提供服务，这就需要网格中信息管理模块提供相应的信息。选定合适的资源后，网格需要把该资源分配给用户使用，并对使用过程中的资源进行管理，这些是资源管理的功能。网格在提供服务的过程中需要网格数据管理功能模块将远程数据传输到所需节点，作业运行过程中由作业管理模块提供作业的运行情况汇报。使用网格的用户及其使用时间和费用等的管理则由用户和记账管理模块实现，用户使用网格的整个过程中都需要QoS(Quality of Service，服务质量)保证、通信和安全保障，以提供安全可靠、高性能的服务。
3 网格体系结构的发展
3.1 五层沙漏结构
五层沙漏结构[5]（见图2）是一种影响十分广泛的结构。它并不提供严格的规范，不是对所需协议的完整罗列，而是对各部分组件的通用要求进行定性描述，并且将这些组件形成一定的层次关系，每一层的组件具有相同的特征，它们屏蔽底层实现并为上层提供服务，上层组件则在底层组件的基础之上构建。沙漏结构中的五层由下至上分别是构造层、连接层、资源层、汇聚层、应用层。
图2 沙漏形状的五层结构
构造层：向上提供网格中可共享的资源（物理或逻辑实体），常见的资源包括计算资源、存储系统、目录、网络资源等。
连接层：它是网格中网络事务处理、通信与授权控制的核心协议。构造层提交的各种资源间的数据交换都在这一层的控制下实现。各资源间的授权验证、安全控制也在这里实现。各资源间的数据交换通过传输、路由及名字解析等机制实现。
资源层：对单个资源实施控制，实现资源注册、资源分配和资源监视。资源层定义的协议包括安全初始化、监视、控制单个资源的共享操作、审计以及付费等。它忽略了全局状态和跨越分布资源集合的原子操作。
汇聚层：将资源层提交的受控资源汇集在一起，供虚拟组织的应用程序共享、调用。提供目录服务、日程安排、资源代理、资源监测诊断、网格启动、负荷控制、账户管理等多种功能。
应用层：网格上用户的应用程序。通过各层的API调用相应的服务，再通过服务调用网格上的资源来完成任务。为了便于网格上应用程序的开发，需要构建支持网格计算的库函数。
在五层结构中，资源层和连接层共同组成了瓶颈部分，使得该结构呈沙漏形状。五层沙漏结构的重要特点就是其核心部分的协议是协议层次结构的瓶颈，能够实现上层各种协议向核心协议的映射，同时实现核心协议向下层其他各种协议的映射，在所有支持网格计算的地点都应该得到支持。Globus Toolkit 2.0（GT2）就是五层沙漏结构的具体应用。
3.2开放网格服务体系结构(Open Grid Services Architecture, OGSA)
OGSA [6，7]是在原来“五层沙漏结构”的基础上，融合最新的Web Service [4]技术提出来的。如果说五层沙漏结构是以“协议”为中心的协议结构，则OGSA就是以“服务”为中心的服务结构。在OGSA框架中，将一切都抽象为服务，包括各种计算资源、存储资源、网络、程序、数据库等；可以将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。这种观念，有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。
OGSA的两大支撑技术是网格技术(如Globus软件包)和Web Service 技术。Globus是已经被科学和工程计算领域广泛接受的网格技术解决方案。它是一种基于社团的、开放结构、开放源码的服务的集合，也是支持网格和网格应用的软件库，为构建网格应用提供中间件服务和程序库。与OGSA关系密切的Globus组件是GRAM网格资源分配与管理协议和门卫(Gate Keeper)服务，它们提供了安全可靠的服务创建和管理功能，元目录服务通过软状态注册、数据模型以及局部注册来提供信息发现功能，GSI(Grid Security Infrastructure网格安全架构)支持单一登陆点、代理和信任映射。这些功能提供了面向服务结构的必要元素，但是比OGSA中的通用性要小。
Web Service是一种可以用来解决跨网络应用集成问题的开发模式，这种模式为实现“软件作为服务”提供了技术保障。Web Service中几个比较重要的协议标准是SOAP(Simple Object Access Protocol，简单对象访问协议) ，它是基于XML的RPC(Remote Process Call，远程进程调用)协议，用于描述通用的WSDL目标，通过将SOAP进行扩展支持Web Service框架的安全性。WSDL(Web Service Description Language，Web服务描述语言)，用于描述服务，包括接口和访问的方法，复杂的服务可以由几个服务组成，它是Web Service的接口定义语言。WS-Inspection，给出了一种定义服务描述的惯例，包括一种简单的XML语言和相关的管理，用于定位服务提供者公布的服务。UDDI(Universal Description， Discovery & Integration，统一的描述、发现与集成)，则定义了Web Service的目录结构。
WEB服务体系使用一系列标准和协议实现相关的功能，例如，使用WSDL来描述服务，使用 UDDI来发布、查找服务，而SOAP被用来执行服务调用，在WED服务架构的各模块间以及模块内部，消息以XML格式传递在OGSA刚提出不久，GGF及时推出了OGSI(Open Grid Services Infrastructure，开放网格服务基础架构)， OGSI是作为OGSA核心规范提出的，其1.0版于2003年7月正式发布。OGSI规范通过扩展Web服务定义语言WSDL和XML Schema的使用，来解决具有状态属性的Web服务问题。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，OGSI 在原来Web Service 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。并针对网格服务定义了一套标准化的接口，主要包括:服务实例的创建、命名和生命期管理、服务状态数据的声明和查看、服务数据的异步通知、服务实例集合的表达和管理、以及一般的服务调用错误的处理等。
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，网格服务可以以不同的方式聚集起来满足虚拟组织的需要，虚拟组织自身也可以部分地根据他们操作和共享的服务来定义。因此简单地说，网格服务＝接口/行为＋服务数据。图3是对网格服务的简单描述。
图3网格服务示意图
2003年符合OGSA规范的Globus Toolkit 3.0（GT3）发布，这标志着OGSA已经从一种理念、一种体系结构，走到付诸实践的阶段了。
3.3 Web服务资源框架(WSRF)
但近年来的实践证明，OGSI存在明显的不足。其过分强调网格服务和Web服务的差别，导致了两者之间不能更好地融合在一起。由于OGSI单个规范中的内容太多，所有接口和操作都与服务数据有关，缺乏通用性，而且OGSI规范没有对资源和服务进行区分。OGSI通过封装资源的状态，将具有状态的资源建模为Web服务，这种做法引起了“Web服务没有状态和实例”的争议，同时某些Web服务的实现不能适应网格服务的动态创建和销毁。
为了解决OGSI和Web服务之间存在的矛盾，Web服务资源框架WSRF被提了出来。2004年3月，IBM、BEA与微软联合发布了WS-Addressing协议，基于该协议规范，Globus联盟和IBM迅速推出了Web服务资源框架WSRF（Web Service Resource Framework）。
WSRF采用了与网格服务完全不同的定义：资源是有状态的，服务是无状态的。为了充分兼容现有的Web服务，WSRF使用WSDL 1.1定义OGSI中的各项能力，避免对扩展工具的要求，原有的网格服务已经演变成了Web服务和资源文档两部分。WSRF推出的目的在于，定义出一个通用且开放的架构，利用Web服务对具有状态属性的资源进行存取，并包含描述状态属性的机制，另外也包含如何将机制延伸至Web服务中的方式。
WSRF的规范是针对OGSI规范的主要接口和操作而定义的，它保留了OGSI中规定的所有基本功能，只是改变了某些语法，并且使用了不同的术语进行表达。表1给出了OGSI各项功能和WSRF规范的映射关系。
表1OGSI各项功能和WSRF规范的映射关系
和OGSA的最初核心规范OGSI相比，WSRF具有以下五个方面的优势：
（1）融入Web服务标准，同时更全面地扩展了现有的XML标准，在目前的开发环境下，使其实现更为简单；
（2）OGSI中的术语和结构让Web服务的标准组织感到困惑，因为OGSI错误地认为Web服务一定需要很多支撑的构建。WSRF通过对消息处理器和状态资源进行分离来消除上述隐患，明确了其目标是允许Web服务操作对状态资源进行管理和操纵；
（3）OGSI中的Factory接口提供了较少的可用功能，在WSRF中定义了更加通用的WS-Resource Factory模式。
（4）OGSI中的通知接口不支持通常事件系统中要求的和现存的面向消息的中间件所支持的各种功能，WSRF中规范弥补了上述的不足，从广义角度来理解通知机制，状态改变通知机制正是建立在常规的Web服务的需求之上；
（5）OGSI规范的规模非常庞大，使读者不能充分理解其内容，以及明确具体任务中所需的组件。在WSRF中通过将功能进行分离，使之简化并拓展了组合的伸缩性。
作为OGSA最新核心规范的Web服务资源框架WSRF，它的提出加速了网格和Web服务的融合。WSRF是建立在已存在的Web服务定义和技术基础上的，帮助实现了网格计算、系统管理和Web服务的统一。2005年1月发布的Globus Toolkit 4.0（GT4），实现了WSRF标准，所有知名的GT3协议都被重新设计为可以使用WSRF。并且GT4也在其中增添了一些新的Web服务的组件。
4 小结
网格体系结构是网格的骨架和灵魂，是网格最核心的技术，只有建立合理的网格体系结构，才能够设计和建造好网格，才能够使网格有效地发挥作用。网格的发展与整个社会发展的需求和人们意识的更新是密不可分的，五层沙漏结构是网格发展中影响十分广泛的结构，其中心思想是采用以协议为中心的分层结构，易于从整体上理解，强调协议在网格的资源共享和互操作中的地位。该结构也是新一代网格体系结构OSGA 的基础。
OGSA是以服务为中心的“服务结构”，一切资源均面向服务，为网格应用程序定义了一个通用的、标准的、开放的体系结构。OGSI给出了网格服务的一个正式的、技术上的标准。
WSRF定义了一个通用的、开放的服务资源的框架。WSRF完全基于Web Services，与现有的Web 服务开发工具能够很好地融合。OGSA和WSRF目前都处于不断的发展变化之中。需要在实践中得到进一步应用证明，并逐步得到完善。基于OGSA和WSRF的服务网格平台和规范协议，将最终成为下一代互联网的基础设施。
参考文献：
[1]I. 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]The Globus Project, http://www.globus.org/
[3]Legion Project, http://www.cs.virginia.edu/legion/
[4]Web Service 工作组，http://www.w3.org/2002/ws/
[5]I. Foster, C. Kesselman, S. Tuecke. The Anatomy of the Grid: Enabling Scalable Virtual Or-ganizations. International J. Supercomputer Applications, 2001, 15(3):1-3
[6]OGSA结构描述，http://www.gridforum.org/ogsi-wg/drafts/ogsa_draft2.9_2002-06-22.pdf，http://www.Globus.org/ogsa/
[7]OGSA规范，http://www.gridforum.org/ogsi-wg/drafts/GS_Spec
_draft03_2002-07-17.pdf
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关键词：网格体系结构；五层沙漏结构；开放网格系统服务体系结构；Web服务资源框架
中图分类号：TP393文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2007)04-10992-02
1 引言
网格[1]是利用互联网把地理上广泛分布的各种资源，包括计算资源、存储资源、软件资源、数据资源、信息资源等连成一个逻辑整体，就像一台超级计算机一样为用户提供一体化信息和应用服务（计算、存储、访问等），虚拟组织最终实现在这个虚拟环境下进行资源共享和协同工作，彻底消除资源孤岛。如果说传统互联网实现了计算机硬件的连通，Web实现了网页的连通, Web服务实现了程序和程序之间的共享，那么，网格试图实现互联网上所有资源的全面连通。 网格希望用户在使用网格时，就如同现在使用电力一样方便地使用分布在网络上强大而丰富的各种资源。
网格体系结构主要是研究网格系统的基本功能结构及各功能实体间的接口关系，即网格体系结构就是关于如何建造网格的技术，它给出了网格的基本组成与功能，描述了网格各组成部分的关系以及它们集成的方式或方法，刻画了支持网格有效运转的机制。国外已有很多项目在进行网格研究，比较重要的有Globus[2]和Legion[3]以及近来投入商用的Web Service[4]等，它们都对网格体系结构的研究作出了巨大的贡献。
目前，主流的网格体系结构主要有三个：第一个是Ian Foster等人在早些时候提出的五层沙漏结构；第二个是在以IBM为代表的工业界的影响下，考虑到Web技术的发展与影响后，Ian Foster等结合五层沙漏结构和Web Service提出的OGSA(Open Grid Services Architecture，开放网格服务体系结构)；第三个是由Globus联盟、IBM和HP于2004年初共同提出的WSRF(Web Service Resource Framework，Web服务资源框架)，国际电子商务联盟组织OASIS（Organization for the Advancement of Structured Information Standards）于2006年4月3日宣布批准WSRFv1.2规范成为OASIS标准。
2 网格的基本功能模块
研究网格体系结构的目的是为了更好地实现网格，因此在网格体系结构的研究过程中，首先需要确定的就是网格系统到底由哪些基本的功能模块组成的，它们之间如何有机地组合，成为一个完整的网格系统。
网格是建立在现有国际互联网的基础之上的，使用了互联网的IP地址、网络传输协议等概念和技术，它需要已有的一些互联网协议和规范作为支持，如超文本传输协议(HTTP)、文件传输协议(FTP)、简单邮件传输协议(SMTP)，这些都是互联网上的成熟协议，将它们用作网格协议的传输载体就为方便地构建网格打下了一定基础。当然全盘照用这些协议还是不能满足网格的需求的，因此，在构建网格时，还需要在现有互联网协议的基础上加以扩展。
互联网完成的功能在网格体系结构中就不再考虑了，以网格数据为例，网格需要考虑到是数据表示形式、数据的传输方式、数据存储和副本管理，但对具体的数据传输格式和传输过程使用FTP或是UDP协议则不再考虑，因为这些是互联网解决的问题。
网格系统中是由一系列的基本功能模块相互协作，为用户提供服务的。网格体系结构要考虑到是如何向用户提供一个接口，通过该接口接收来自用户的请求，发送来自网格的信息，用户不必知道其内部如何实现用户请求的服务。网格系统的基本功能模块如图1所示。
图1 网格系统的基本功能模块示意图
网格用户通过用户界面实现与网格之间的信息交互，实现诸如用户作业提交、结果返回等输入输出功能。网格在提供服务之前要知道哪个资源当前可以向用户提供服务，这就需要网格中信息管理模块提供相应的信息。选定合适的资源后，网格需要把该资源分配给用户使用，并对使用过程中的资源进行管理，这些是资源管理的功能。网格在提供服务的过程中需要网格数据管理功能模块将远程数据传输到所需节点，作业运行过程中由作业管理模块提供作业的运行情况汇报。使用网格的用户及其使用时间和费用等的管理则由用户和记账管理模块实现，用户使用网格的整个过程中都需要QoS(Quality of Service，服务质量)保证、通信和安全保障，以提供安全可靠、高性能的服务。
3 网格体系结构的发展
3.1 五层沙漏结构
五层沙漏结构[5]（见图2）是一种影响十分广泛的结构。它并不提供严格的规范，不是对所需协议的完整罗列，而是对各部分组件的通用要求进行定性描述，并且将这些组件形成一定的层次关系，每一层的组件具有相同的特征，它们屏蔽底层实现并为上层提供服务，上层组件则在底层组件的基础之上构建。沙漏结构中的五层由下至上分别是构造层、连接层、资源层、汇聚层、应用层。
图2 沙漏形状的五层结构
构造层：向上提供网格中可共享的资源（物理或逻辑实体），常见的资源包括计算资源、存储系统、目录、网络资源等。
连接层：它是网格中网络事务处理、通信与授权控制的核心协议。构造层提交的各种资源间的数据交换都在这一层的控制下实现。各资源间的授权验证、安全控制也在这里实现。各资源间的数据交换通过传输、路由及名字解析等机制实现。
资源层：对单个资源实施控制，实现资源注册、资源分配和资源监视。资源层定义的协议包括安全初始化、监视、控制单个资源的共享操作、审计以及付费等。它忽略了全局状态和跨越分布资源集合的原子操作。
汇聚层：将资源层提交的受控资源汇集在一起，供虚拟组织的应用程序共享、调用。提供目录服务、日程安排、资源代理、资源监测诊断、网格启动、负荷控制、账户管理等多种功能。
应用层：网格上用户的应用程序。通过各层的API调用相应的服务，再通过服务调用网格上的资源来完成任务。为了便于网格上应用程序的开发，需要构建支持网格计算的库函数。
在五层结构中，资源层和连接层共同组成了瓶颈部分，使得该结构呈沙漏形状。五层沙漏结构的重要特点就是其核心部分的协议是协议层次结构的瓶颈，能够实现上层各种协议向核心协议的映射，同时实现核心协议向下层其他各种协议的映射，在所有支持网格计算的地点都应该得到支持。Globus Toolkit 2.0（GT2）就是五层沙漏结构的具体应用。
3.2开放网格服务体系结构(Open Grid Services Architecture, OGSA)
OGSA [6，7]是在原来“五层沙漏结构”的基础上，融合最新的Web Service [4]技术提出来的。如果说五层沙漏结构是以“协议”为中心的协议结构，则OGSA就是以“服务”为中心的服务结构。在OGSA框架中，将一切都抽象为服务，包括各种计算资源、存储资源、网络、程序、数据库等；可以将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。这种观念，有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。
OGSA的两大支撑技术是网格技术(如Globus软件包)和Web Service 技术。Globus是已经被科学和工程计算领域广泛接受的网格技术解决方案。它是一种基于社团的、开放结构、开放源码的服务的集合，也是支持网格和网格应用的软件库，为构建网格应用提供中间件服务和程序库。与OGSA关系密切的Globus组件是GRAM网格资源分配与管理协议和门卫(Gate Keeper)服务，它们提供了安全可靠的服务创建和管理功能，元目录服务通过软状态注册、数据模型以及局部注册来提供信息发现功能，GSI(Grid Security Infrastructure网格安全架构)支持单一登陆点、代理和信任映射。这些功能提供了面向服务结构的必要元素，但是比OGSA中的通用性要小。
Web Service是一种可以用来解决跨网络应用集成问题的开发模式，这种模式为实现“软件作为服务”提供了技术保障。Web Service中几个比较重要的协议标准是SOAP(Simple Object Access Protocol，简单对象访问协议) ，它是基于XML的RPC(Remote Process Call，远程进程调用)协议，用于描述通用的WSDL目标，通过将SOAP进行扩展支持Web Service框架的安全性。WSDL(Web Service Description Language，Web服务描述语言)，用于描述服务，包括接口和访问的方法，复杂的服务可以由几个服务组成，它是Web Service的接口定义语言。WS-Inspection，给出了一种定义服务描述的惯例，包括一种简单的XML语言和相关的管理，用于定位服务提供者公布的服务。UDDI(Universal Description， Discovery & Integration，统一的描述、发现与集成)，则定义了Web Service的目录结构。
WEB服务体系使用一系列标准和协议实现相关的功能，例如，使用WSDL来描述服务，使用 UDDI来发布、查找服务，而SOAP被用来执行服务调用，在WED服务架构的各模块间以及模块内部，消息以XML格式传递在OGSA刚提出不久，GGF及时推出了OGSI(Open Grid Services Infrastructure，开放网格服务基础架构)， OGSI是作为OGSA核心规范提出的，其1.0版于2003年7月正式发布。OGSI规范通过扩展Web服务定义语言WSDL和XML Schema的使用，来解决具有状态属性的Web服务问题。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，OGSI 在原来Web Service 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。并针对网格服务定义了一套标准化的接口，主要包括:服务实例的创建、命名和生命期管理、服务状态数据的声明和查看、服务数据的异步通知、服务实例集合的表达和管理、以及一般的服务调用错误的处理等。
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，网格服务可以以不同的方式聚集起来满足虚拟组织的需要，虚拟组织自身也可以部分地根据他们操作和共享的服务来定义。因此简单地说，网格服务＝接口/行为＋服务数据。图3是对网格服务的简单描述。
图3网格服务示意图
2003年符合OGSA规范的Globus Toolkit 3.0（GT3）发布，这标志着OGSA已经从一种理念、一种体系结构，走到付诸实践的阶段了。
3.3 Web服务资源框架(WSRF)
但近年来的实践证明，OGSI存在明显的不足。其过分强调网格服务和Web服务的差别，导致了两者之间不能更好地融合在一起。由于OGSI单个规范中的内容太多，所有接口和操作都与服务数据有关，缺乏通用性，而且OGSI规范没有对资源和服务进行区分。OGSI通过封装资源的状态，将具有状态的资源建模为Web服务，这种做法引起了“Web服务没有状态和实例”的争议，同时某些Web服务的实现不能适应网格服务的动态创建和销毁。
为了解决OGSI和Web服务之间存在的矛盾，Web服务资源框架WSRF被提了出来。2004年3月，IBM、BEA与微软联合发布了WS-Addressing协议，基于该协议规范，Globus联盟和IBM迅速推出了Web服务资源框架WSRF（Web Service Resource Framework）。
WSRF采用了与网格服务完全不同的定义：资源是有状态的，服务是无状态的。为了充分兼容现有的Web服务，WSRF使用WSDL 1.1定义OGSI中的各项能力，避免对扩展工具的要求，原有的网格服务已经演变成了Web服务和资源文档两部分。WSRF推出的目的在于，定义出一个通用且开放的架构，利用Web服务对具有状态属性的资源进行存取，并包含描述状态属性的机制，另外也包含如何将机制延伸至Web服务中的方式。
WSRF的规范是针对OGSI规范的主要接口和操作而定义的，它保留了OGSI中规定的所有基本功能，只是改变了某些语法，并且使用了不同的术语进行表达。表1给出了OGSI各项功能和WSRF规范的映射关系。
表1OGSI各项功能和WSRF规范的映射关系
和OGSA的最初核心规范OGSI相比，WSRF具有以下五个方面的优势：
（1）融入Web服务标准，同时更全面地扩展了现有的XML标准，在目前的开发环境下，使其实现更为简单；
（2）OGSI中的术语和结构让Web服务的标准组织感到困惑，因为OGSI错误地认为Web服务一定需要很多支撑的构建。WSRF通过对消息处理器和状态资源进行分离来消除上述隐患，明确了其目标是允许Web服务操作对状态资源进行管理和操纵；
（3）OGSI中的Factory接口提供了较少的可用功能，在WSRF中定义了更加通用的WS-Resource Factory模式。
（4）OGSI中的通知接口不支持通常事件系统中要求的和现存的面向消息的中间件所支持的各种功能，WSRF中规范弥补了上述的不足，从广义角度来理解通知机制，状态改变通知机制正是建立在常规的Web服务的需求之上；
（5）OGSI规范的规模非常庞大，使读者不能充分理解其内容，以及明确具体任务中所需的组件。在WSRF中通过将功能进行分离，使之简化并拓展了组合的伸缩性。
作为OGSA最新核心规范的Web服务资源框架WSRF，它的提出加速了网格和Web服务的融合。WSRF是建立在已存在的Web服务定义和技术基础上的，帮助实现了网格计算、系统管理和Web服务的统一。2005年1月发布的Globus Toolkit 4.0（GT4），实现了WSRF标准，所有知名的GT3协议都被重新设计为可以使用WSRF。并且GT4也在其中增添了一些新的Web服务的组件。
4 小结
网格体系结构是网格的骨架和灵魂，是网格最核心的技术，只有建立合理的网格体系结构，才能够设计和建造好网格，才能够使网格有效地发挥作用。网格的发展与整个社会发展的需求和人们意识的更新是密不可分的，五层沙漏结构是网格发展中影响十分广泛的结构，其中心思想是采用以协议为中心的分层结构，易于从整体上理解，强调协议在网格的资源共享和互操作中的地位。该结构也是新一代网格体系结构OSGA 的基础。
OGSA是以服务为中心的“服务结构”，一切资源均面向服务，为网格应用程序定义了一个通用的、标准的、开放的体系结构。OGSI给出了网格服务的一个正式的、技术上的标准。
WSRF定义了一个通用的、开放的服务资源的框架。WSRF完全基于Web Services，与现有的Web 服务开发工具能够很好地融合。OGSA和WSRF目前都处于不断的发展变化之中。需要在实践中得到进一步应用证明，并逐步得到完善。基于OGSA和WSRF的服务网格平台和规范协议，将最终成为下一代互联网的基础设施。
参考文献：
[1]I. 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]The Globus Project, http://www.globus.org/
[3]Legion Project, http://www.cs.virginia.edu/legion/
[4]Web Service 工作组，http://www.w3.org/2002/ws/
[5]I. Foster, C. Kesselman, S. Tuecke. The Anatomy of the Grid: Enabling Scalable Virtual Or-ganizations. International J. Supercomputer Applications, 2001, 15(3):1-3
[6]OGSA结构描述，http://www.gridforum.org/ogsi-wg/drafts/ogsa_draft2.9_2002-06-22.pdf，http://www.Globus.org/ogsa/
[7]OGSA规范，http://www.gridforum.org/ogsi-wg/drafts/GS_Spec
_draft03_2002-07-17.pdf
本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。