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分布在多个领域、数量众多的科学计算遗产程序,蕴含了丰富的领域知识和专家技能,是科学计算资源的主要软件载体。由于自身的一些特点,科学计算遗产程序不能直接在网格上共享部署。论文围绕着遗留科学计算资源的网格化(主要是指科学计算遗产程序在网格环境上的共享部署)这一中心问题,针对科学工作者的实际需求,从遗产程序的网格包装、信息服务的扩展、计算作业网格执行环境和遗留超级计算节点的网格接入等四个方面的关键技术入手,把网格技术与科学计算知识结合起来,展开研究探索。在此之上,设计实现了Harmonia计算网格协同平台,以支撑创建一个真正可用于科学计算的网格计算环境。
随着面向服务的体系结构OGSA在网格界的广泛认可和采用,遗产程序的网格包装问题就转化成了如何把各种科学计算遗产程序包装成网格服务提供共享的问题。设计并实现一个半自动的遗产程序服务包装工具,着重解决了以下几个方面的问题:遗产程序计算接口到网格服务的映射体现了遗产程序的功能语义;可扩展的“通用资源属性+自定义资源属性”服务状态数据设计兼顾了共性和特性信息;联结集成遗产程序的计算执行环境与网格服务的承载环境的“纽带”技术方案,既实现了二者之间的运行时联系,又避免了把二个不同的运行环境紧密耦合起来。
针对遗产程序资源信息组织和选择的需要,本文提出了一个对已有信息服务工具的扩展方案,包括:实现了“服务组-物理服务”概念思想的资源聚集组织框架和动态绑定机制;一个基于信息服务之上面向用户需要的“顾问服务”,集成了多种选择策略,帮助用户依据资源服务信息选择资源;专门用于特殊资源的信息服务机制,补充现有信息服务工具。
本文提出了一个“计算作业的网格执行环境”来支持在网格环境下调用执行遗产程序。这个执行环境具有健壮可控性和易用友好性的特点,使得用户在网格上提交执行作业的过程尽可能如同在本地环境下一样,得到了几乎同样多的信息,获得了尽可能相同的用户体验。
本文提出了一个分布式的“网格接入适配器-转接器”框架解决了承载遗产程序的计算执行环境的网格接入问题。基于这个框架,综合汇聚了遗产程序的网格包装、信息服务扩展和计算作业的网格执行环境等功能模块,形成了一个遗留科学计算资源的网格化解决方案一Harmonia计算网格协同平台。
目前已经完成了Harmonia计算网格协同平台的原型实现。科学计算遗产程序实例测试表明,网格服务包装和计算作业网格执行环境的管理开销处在一个稳定的区间内,性能损失对于多数运行时间较长的科学计算遗产程序来说是可以接受的。