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1、售后服务 服务资源 网格 TG 服务资源 网格 T 售后服务 服务资源 网格 TG 服务资源 网格 T 服务资源网格服务资源网格 （TaoGrid0.5）（TaoGrid0.5） （赵维 2004-6） （金陵科技学院，南京） （） 目录 第一章 绪 论1 1.1 研究背景与意义.2 1.1.1 相关研究背景 1.1.2 课题的目的和意义 1.1.3 课题的问题 1.2 论文结构 第二章 服务资源网格相关理论.3 2.1 网格问题.3 2.1.1 网格概念与分歧 2.1.2 网格目的与意义 2.1.3 网格的基本要求 2.2 网格驱动力 2.3 网格特点.4 2.4 网格体系结构 2.5 网格

2、技术.5 2.6 网格安全 2.7 网格技术发展趋势 2.8 Tao Grid 的两大标准支撑技术.6 2.8.1 Web Service 标准 2.8.2 WS-Resource Framework 提议 2.9 现有网格理论与设计的不足 2.10 Tao 网格的主要内容7 2.11 Tao 网格的理论依据 2.11.1 “形”“神”论 2.11.2 Petri 网论 2.11.3 Tao Grid 分析.8 第三章 网格基础设施及虚拟操作系统.10 3.1 网格的基本软件架构 3.1.1 软件发展历史分析 3.1.2 网格发展技术分析.11 3.1.3 网格体系结构的层次模型 3.2 网格

3、基础设施 GI 及其连通性.12 3.3 虚拟操作系统 vgOS.13 3.4 网格应用举例.14 3.5 结论 第四章 网格设备个性化安全本地操作系统15 4.1 网格设备 4.2 rgOS 构造.15 4.3 网格设备操作系统 rgOS 的优点16 4.4 网格应用开发 4.4.1 软件过程新解 4.4.2 J*语 言.17 4.5 结 论.18 第五章 再析 Tao Grid 5.1 网格的本质特征 5.2 网络服务、网格资源和网格应用 5.2.1 基本思想与概念 5.2.2 网格资源 5.2.3 共 享.18 5.2.4 网络服 务.19 5.2.5 协作 5.2.6 网格应用 5.3

4、 网格数 据.19 5.4 零星讨 论.20 第六章 网格数据的动态开放多副本管理 6.1 引 言.21 6.2 DORM.22 6.2.1 DORM 的逻辑结构 6.2.2 DORM 机制理论及性质分析.22 6.3 DORM 的副本定位.24 6.3.1 构造哈希函 数.24 6.3.2 FRN 节点的加 入.25 6.3.3 FRN 节点的退 出.26 6.3.4 DORM 定位的性能分析.26 6.4 DORM 评估.27 6.5 小 结.28 第七章 总结与展望 7.1 论文结 语.29 7.2 我的主要工 作.30 7.3 以后的工作 参 考 文 献.31 第一章绪论第一章绪论 在

5、 1999 年图灵奖获奖演说中1，微软的吉姆. 格瑞（Jim.Gray）总结了计算机研究开发的三个主要 方向，即巴贝奇问题、布什问题以及图灵问题，指出 了今后 50 年仍然是这三个基本问题。论文从分析吉 姆.格瑞的演讲入手，分析当前的计算机发展问题， 目的是构造一个支持“即插” “即用”的网格“革命 性体系结构” ，试图解决面临的发展困惑。 1.1 研究背景与意义1.1 研究背景与意义 1.1.1 相关研究背景1.1.1 相关研究背景 吉姆.格瑞问题吉姆.格瑞问题微软研究院的吉姆.格瑞把三个 主要研究方向细化为未来信息技术发展的十二个根 本问题，分别是：（1）可伸缩性：除了加入资源， 而不做任

6、何其他干预，系统能力就可以自动地提高一 百万倍，也就是“即插即效” ；（2）图灵测试：具有 人一样的“说谎”能力；（3）听写：应该和人听写 母语水平相当；（4）诵读：应该和人诵读母语文本 的水平相当；（5）人类视觉：能像人那样识别目标 和运动状态；（6）人类记忆：记录下一个人看到和 听到的一切，而且可以按照要求迅速提取每个纪录； （7）智能资料存储处理系统：包括文本、音乐、图 像、艺术作品及视频等，任何关于所存储资料的问题 都可以回答和摘要，回答与摘要的准确程度和速度与 该领域的专家相当；（8）远程沉浸、远程观察、远 程参与：必须与现场无二；（9）无故障系统：每天 可供上百万人使用，而只需要一

7、个非全时工作人员管 理；（10）安全性的系统：只向得到授权的人士提供 服务， 任何未得到授权的人士都无法使系统中断业务， 存储于系统中的信息不会被窃取；（11）随时可用： 系统在每一百年内中断工作的时间不超过 1 秒； （12）自动编程：建造一种具有完备性的需求描述语 言或用户界面，可以很容易地表述其设计（比现有语 言容易 1000 倍） ，直接编译，系统应该能对具体应用 需求进行推理， 对例外情况和不完备需求能提出疑问。 当前的现实和以上的目标距离还很遥远，表明今 天的信息技术远没有“成熟”。这个差距不仅是量而 且也是质的问题，因为用现有技术简单延伸是无法跨 越的，必须在理论和技术上有大的突

8、破性进展。 革命性体系结构革命性体系结构计算机体系结构问题就是吉姆. 格瑞的巴贝奇问题。美国国家科学基金会认为高性能 计算机发展正处于重要的转型期，并于 2001 年就启 动了一系列项目，鼓励“革命性体系结构概念”的研 究，重点包括如何用好摩尔定律带来的硬件进步，提 高 计 算 机 的 效 率 （ utilization） 和 生 产 力 （productivity）：面向服务的或高生产力的高性能 计算机体系结构、节点（或者叫其他名词）、处理器 芯片、 系统软件、 编程语言 ； 可信计算与自主计算 （自 律计算）技术；可重构技术等。美国国家科学基金会 最终确定了 Cyberinfrastruc

9、ture 项目2的重要性 和可行性，将于 2005 年国家每年投资 610 亿美元 正式启动，网格就是该项目的重要内容。 普遍计算普遍计算普遍计算（UbiqutousComputing）或 普适计算（pervasivecomputing）3解决的是“布 什问题”。计算机将无所不在。各种嵌入式计算机将 存在于各种设备、 工具和设施当中 （衣服、 家用电器、 住宅、办公楼、汽车、公路等等），为人们的衣食住 行和工作提供智能监控与服务， 所谓的 “计算机电子” 通过各种无线和有线的互联技术，人们将随时随地都 可以联在网上。 而这将产生各种各样的新产品和服务， 改变政府、企业、金融业的运作模式。例如

10、CRM （CustomerRelationshipManagement客户关系管理） 、 ERP（EnterpriseResourcePlanning，企业资源计划 系统）以及数据仓库等。 因此普适计算必须是“即插即用”的计算技术， 也必须是“插”“用”分离的技术，即具体的应用必 须脱离并不依赖于具体的硬件。网格就是这样一种支 持“插”“用”分离的虚拟技术。应用都是基于网格 基础之上的，称为网格应用，与具体的硬件无关；网 格管理着具体的硬件设备，称为网格设备。网格可大 至整个社会基础设施，也可小至几台机器，甚至是一 个独立的设备，此时网格应用所需资源刚好可以由该 （局部）设备提供，不再依赖于网

11、格的其它部分，因 此可以把这个网格应用与网格设备从网格上独立出 来，特别地称之为“网格电子”，在无线网络不发达 的网格早期，“网格电子”很可能发展为一个独立的 巨大产业。 人工智能与知识工程人工智能与知识工程主要解决吉姆.格瑞的“图 灵问题”。这方面的研究不如前两方面发展的快，与 网格以及论文相关的主要包括基于 Internet 的知识 大规模共享以及语义网建设等知识基础设施等方面 内容。 作为社会信息基础设施的网格，其发展离不开人 工智能技术的进一步发展。下面将看到，网格将极大 地促进人工智能的发展，并最终依赖于人工智能的发 展，特别是语义技术和语用技术。吉姆.格瑞难题中 的大部分必须依赖人

12、工智能的巨大发展才能解决。 计算机网格计算机网格网格技术诞生于上个世纪 90 年代中 期，发展迅速，特别是 2001 年发明了 WebService 技 术，网格立即与之结合，在全世界范围内掀起了包括 科 技 界 和 工 业 界 的 网 格 研 究 热 潮 。 网 格 权 威 IanFoster 认为网格比因特网更进一步：（1）网格计 算是指(通过高速网络)集成大量的计算机系统，以提 供单一和一组计算机所不能提供的数据处理能力和 功能；（2）为满足本地用户的需要，网格系统可以 使用共享的语言和接口协议，在全球范围内接入运算 资源、信息和服务；（3）对用户而言，组成网格系 统的集成网络具有“通透

13、性”，这些由远端提供的服 务看起来与本地计算机提供的服务没有区别；（4） 网格技术可以实现虚拟组织成员间的大规模科学与 商业合作、 远程实验、 高性能分布式计算及数据分析。 IanFoster 进一步认为目前网格已经成功地标准化了 创建、使用、探察、发现和管理有状态资源的基础中 间件。下一轮的挑战将是如何管理大型分布式的硬件 设施，以保证存在失败的情况下能提供可靠的服务？ 如何才能使用户去利用可点播的资源和服务？在计 算机数量和能力呈指数增长的同时，网格概念和技术 该如何进一步发展？答案将会从研究和实用经验中 得出，而且该答案必将用到自主、普适和点对点 （p2p）计算等相关领域出现的创新思想。

14、 网格面临的挑战网格面临的挑战成功应用于科技界的 OGSA 网格 体系结构虽然受到工业界的承认，但工业界却在大力 开发基于 WebService 的产品与服务；学术界质疑网 格缺乏理论基础，缺乏研究，也缺乏显示度的应用； 人们不怀疑网格的科学目标和远景，但就如何达到这 个目标还没有达成完全的共识，而是有各自的想法； 以 Globus 为代表的学术界网格研究有可能被以 IBM 为代表的产业界超越。 因此有理由相信有关“革命性体系结构问题”， 将是未来几年内计算机领域，特别是网格研究界的重 中之重。 1.1.2 课题的目的和意义1.1.2 课题的目的和意义 综上所述，到目前为止人们对网格理论基础、

15、网 格应用、编程语言以及网格“革命性体系结构问题” 等的认识还远未统一。现有的网格理论与实践都主要 针对科研领域，对网格如何发展为面向社会信息基础 设施的理论和技术研究还很不充分，尤其没有社会网 格信息基础设施理论模型、 “即插即效”网格设备、 “即用”的网格应用的“普适计算”模式、网格编程 语言、 “网格革命性体系结构”等的专门研究实现。 网格研究指导网格实践，开展网格相关方面的理 论研究对网格发展及社会网格信息基础设施建设意 义重大，论文试图通过构造“网格革命性体系结构” ， 整合计算机发展的最新成果，解决以上描述的计算机 研究与发展所面临的种种困难，特别是网格发展中的 关键问题。 1.1

16、.3 课题的问题1.1.3 课题的问题 设计网格“革命性体系结构” ，研究网格社会信 息基础设施上的支持 “即插” 网格设备与网格应用 “即 用”的网格虚拟操作系统及网格编程语言等理论和技 术问题。 1.2 论文结构1.2 论文结构 第一章绪论后的章节安排如下，第二章总结网格 相关理论，服务资源网格的两大标准基础，阐述服务 资源网格的理论依据；第三章具体阐述网格基础设施 和虚拟操作系统及其应用；第四章重点阐述“即插即 用”网格设备个性化操作系统以及其应用；第五章总 结 TaoGrid 的关键概念，定义网格数据；第六章是网 格数据集合的管理机制设计与证明；最后总结与展望 在第七章。 第二章服务资源网格相关理论第二章服务资源网格相关理论 “网格”是一个出现于上个世纪 90 年代中期的 新概念，代表着一种先进的计算技术。为了后面具体 论述服务资源网格的需要，本章首先从网格问题、网 格需求、网格特点、网格体系结构、网格技术、网格 安全、网格发展趋势以及服务资源网格的两大标准支 撑技术等方面总结介绍网格相关理论和技术知识22，