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摘 要:网格体系结构是关于如何建造网格的技术。它给出了网格的基本组成和功能,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。
关键词:网格体系 五层沙漏 开放网格 OGSA
中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1673-1875(2009)21-031-01
到目前为止,比较重要的网格体系结构有两个,一个是Foster等在早些时候提出的五层沙漏结构,然后就是在IBM为代表的工业界影响下,在考虑到Web技术的发展与影响后,Foster等结合Web Service提出的开放网格服务机构OGSA(Open Grid Services Architecture)。
一、五层沙漏结构
在网格环境中,互操作性是首要考虑的问题,而互操作性意味着共同的协议。因此,网格体系首先是协议体系,由协议定义了虚拟组织(Virtual Organization)的用户与资源协商、建立、管理与利用共享关系的机制。网格体系通常为层次结构,每一层的组件共享了一些共同的特征,并且构建于更低一层提供的服务上。
五层沙漏结构根据该结构中各组成部分与共享资源的距离,将对共享资源进行操作、管理和使用的功能分散在五个不同的层次,越向下层越接近物理的共享资源,因此该层与特定资源相关的成分就比较多;越向上层就越感觉不到共享资源的细节特征,也就是说上层是更加抽象共享资源的表示,因此就不需要关心与底层资源相关的具体实现问题。
在五层沙漏结构中,最底层是构造层(fabric),构造层面对的是一个个具体的物理(也可以是逻辑的)资源,它通过对这些局部资源的管理,向上层提供对这些资源的管理和控制界面。构造层的上面是连接层(connectivity),主要是为下层的物理资源提供安全的数据通信能力,这是资源间进行互操作的前提,连接层使得单个的资源之间建立了联系。连接层的上面是资源层(resource),它反映的是抽象的局部资源的特征,而资源层上面的汇聚层(collective)完成的功能是如何将下面以单个资源形式表现出来的资源集中起来,协调解决多个资源间的问题。最上面的应用层(application)和资源的距离最远,它关心的是有什么样的资源可以由下面提供给虚拟组织,解决不同虚拟组织的具体问题。
可见,以资源共享协议和资源间的通信协议为核心,网格环境实现了广域范围内的资源共享和协同工作,将面向Internet的计算推进到了一个新的阶段。
二、开放网格服务体系结构
开放网格服务结构OGSA是Global Grid Forum 4的重要标准建议,是继五层沙漏结构之后最重要的一种网格体系结构。它与五层沙漏结构最大区别在于,它不是向沙漏结构一样以协议为中心,而是以服务为中心的。这里的服务是指具有特定功能的网络化实体,包括各种计算资源、存储资源、网络、程序、数据库等等。在OGSA中,实现的不再是对资源的共享,而是对服务的共享。从资源到服务,这种抽象将资源、信息、数据等统一起来,有利于灵活的、一致的、动态的共享机制的实现。
OGSA最突出的思想就是以“服务”为中心。在OGSA框架中,将一切都抽象为服务,包括计算机、程序、数据、仪器设备等。这种观念有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。
Web Service提供了一种基于服务的框架结构,但是,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,OGSA 在原来Web Service服务概念的基础上,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。
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,因此,网格服务可以简单地表示为“网格服务=接口/行为+服务数据”。在目前OGSA的定义中,只有GridService接口是必需的,而其它的接口比如NotificationSource、Registry等都是可选的。
在OGSA中,可以基于简单的基本的服务,形成更复杂、更高级、更抽象的服务。比如一个复杂的计算问题所需要的服务,包括网络、存储等各方面的服务,可以将这些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。以网格服务为中心的模型具有如下好处:(1)由于网格环境中所有的组件都是虚拟化的(virtualized),因此,通过提供一组相对统一的核心接口,所有的网格服务都基于这些接口实现,就可以很容易地构造出具有层次结构的、更高级别的服务,这些服务可以跨越不同的抽象层次,以一种统一的方式来看待;(2)虚拟化也使得将多个逻辑资源实例映射到相同的物理资源上成为可能,在对服务进行组合时不必考虑具体的实现,可以以底层资源组成为基础,在虚拟组织(Virtual Organization)中进行资源管理。通过网格服务的虚拟化,可以将通用的服务语义和行为,无缝地映射到本地平台的基础设施上。
关键词:网格体系 五层沙漏 开放网格 OGSA
中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1673-1875(2009)21-031-01
到目前为止,比较重要的网格体系结构有两个,一个是Foster等在早些时候提出的五层沙漏结构,然后就是在IBM为代表的工业界影响下,在考虑到Web技术的发展与影响后,Foster等结合Web Service提出的开放网格服务机构OGSA(Open Grid Services Architecture)。
一、五层沙漏结构
在网格环境中,互操作性是首要考虑的问题,而互操作性意味着共同的协议。因此,网格体系首先是协议体系,由协议定义了虚拟组织(Virtual Organization)的用户与资源协商、建立、管理与利用共享关系的机制。网格体系通常为层次结构,每一层的组件共享了一些共同的特征,并且构建于更低一层提供的服务上。
五层沙漏结构根据该结构中各组成部分与共享资源的距离,将对共享资源进行操作、管理和使用的功能分散在五个不同的层次,越向下层越接近物理的共享资源,因此该层与特定资源相关的成分就比较多;越向上层就越感觉不到共享资源的细节特征,也就是说上层是更加抽象共享资源的表示,因此就不需要关心与底层资源相关的具体实现问题。
在五层沙漏结构中,最底层是构造层(fabric),构造层面对的是一个个具体的物理(也可以是逻辑的)资源,它通过对这些局部资源的管理,向上层提供对这些资源的管理和控制界面。构造层的上面是连接层(connectivity),主要是为下层的物理资源提供安全的数据通信能力,这是资源间进行互操作的前提,连接层使得单个的资源之间建立了联系。连接层的上面是资源层(resource),它反映的是抽象的局部资源的特征,而资源层上面的汇聚层(collective)完成的功能是如何将下面以单个资源形式表现出来的资源集中起来,协调解决多个资源间的问题。最上面的应用层(application)和资源的距离最远,它关心的是有什么样的资源可以由下面提供给虚拟组织,解决不同虚拟组织的具体问题。
可见,以资源共享协议和资源间的通信协议为核心,网格环境实现了广域范围内的资源共享和协同工作,将面向Internet的计算推进到了一个新的阶段。
二、开放网格服务体系结构
开放网格服务结构OGSA是Global Grid Forum 4的重要标准建议,是继五层沙漏结构之后最重要的一种网格体系结构。它与五层沙漏结构最大区别在于,它不是向沙漏结构一样以协议为中心,而是以服务为中心的。这里的服务是指具有特定功能的网络化实体,包括各种计算资源、存储资源、网络、程序、数据库等等。在OGSA中,实现的不再是对资源的共享,而是对服务的共享。从资源到服务,这种抽象将资源、信息、数据等统一起来,有利于灵活的、一致的、动态的共享机制的实现。
OGSA最突出的思想就是以“服务”为中心。在OGSA框架中,将一切都抽象为服务,包括计算机、程序、数据、仪器设备等。这种观念有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。
Web Service提供了一种基于服务的框架结构,但是,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,OGSA 在原来Web Service服务概念的基础上,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。
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,因此,网格服务可以简单地表示为“网格服务=接口/行为+服务数据”。在目前OGSA的定义中,只有GridService接口是必需的,而其它的接口比如NotificationSource、Registry等都是可选的。
在OGSA中,可以基于简单的基本的服务,形成更复杂、更高级、更抽象的服务。比如一个复杂的计算问题所需要的服务,包括网络、存储等各方面的服务,可以将这些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。以网格服务为中心的模型具有如下好处:(1)由于网格环境中所有的组件都是虚拟化的(virtualized),因此,通过提供一组相对统一的核心接口,所有的网格服务都基于这些接口实现,就可以很容易地构造出具有层次结构的、更高级别的服务,这些服务可以跨越不同的抽象层次,以一种统一的方式来看待;(2)虚拟化也使得将多个逻辑资源实例映射到相同的物理资源上成为可能,在对服务进行组合时不必考虑具体的实现,可以以底层资源组成为基础,在虚拟组织(Virtual Organization)中进行资源管理。通过网格服务的虚拟化,可以将通用的服务语义和行为,无缝地映射到本地平台的基础设施上。