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1、计算机科学2 0 0 6 V 0 1 3 3 N o 8 ( 增刊)关于网格中可扩展的虚拟组织的讨论* )D i s c u s s i o na b o u tS c a l a b l eV i r t u a lO r g a n i z a t i o n so fG r i d刘海迪刘礼杨裔火久元李廉( 兰州大学信息科学与工程学院兰州7 3 0 0 0 0 )A b s t r a c t “G r i d ”c o m p u t i n gh a se m e r g e da sa ni m p o r t a n tn e wf i e l d 。d i s t i n g
2、u i s h e df r o mc o n v e n t i o n a ld i s t r i b u t e dc o m p u t i n gb yi t sf o c u so nl a r g e - s c a l er e s o u r c es h a r i n g ，i n n o v a t i v ea p p l i c a t i o n s ，a n d ，i ns o m ec a s e s ，h i g h - p e r f o r m -a n c eo r i e n t a t i o n F i r s t 。w ed e f i n
3、et h i sn e wf i e l da n dd i s c u s sv i r t u a lo r g a n i z a t i o n sa sf l e x i b l e ，s e c u r e ，C O O r d 【i n a t e dr e -s o u r c es h a r i n ga m o n gd y n a m i cc o l l e c t i o n so fi n d i v i d u a l s ，i n s t i t u t i o a s ，a n dr e s o u r c e s N e x t ，w ec o m p a
4、 r es e v e r a ld i s -t r i b u t e dt e c h n i q u e si nc o n s t r u c t i n gV 0 s L a s t 。w ep r e s e n ta ne x t e n s i b l ea n do p e nG r i da r c h i t e c t u r ew i t h i nw h i c hc a nb ep l a c e ds o l u t i o n st ok e yV 0r e q u i r e m e n t s K e y w o r d sG r i d ，V i r
5、t u a lO r g a n i z a t i o n s ，S h a r i n g ，S c a l a b l e1引言网格技术作为一种新兴的互联网技术的出现，它的本质就是协同与共享，用于集成或共享地理上分布的各种物理或逻辑资源( 包括各类C P U 、存储系统、I O 设备、通信系统、文件、数据库、程序、传感器等) ，使之成为一个有机的整体，共同完成各种所需任务。它的主要应用包括了分布式计算、高性能计算、协同工程、计算密集型和数据密集型科学计算。近来，网格计算越来越成为科学家们研究的热点。它能支持用户使用大量的异构的，分布的资源：如计算资源，数据存储系统以及很多昂贵的设备等。2
6、目前流行的分布式技术比较目前主要有三种比较流行的分布式技术：O M G 组织提出的C O R B A 、S U N 公司的R M I 及M i c r o s o f t 公司的D C O M ，下面将分别对这三种技术进行简单的介绍。2 1C O R B A C O R B A 是由0 M G ( O b je c tM a n a g e m e n tG r o u p ，对象管理组织) 开发和维护的一种开放的工业标准，跨越异种平台的基于对象的分布式应用体系结构参考模型。其解决了平台的异构性问题，并为解决数据库系统的异构性提供了基础结构。C O R B A 的核心O R B ( O b j
7、 e c tR e q u e s tB r o k e r ，对象请求代理) ，提供了一种对对象可以透明地发出请求和接收响应的软件总线机制，使用户可以在不了解实现交互细节的情况下，建立共享资源的应用，从而能充分利用分布的、可以互操作的对象构造可以互操作的应用系统。2 2R M IR M I ，是S u n 公司的基于J a v a 软件的分布式对象的1 0 0 纯J a v a 实现技术。基于J a v a 的对象机制，它提供了一种简单、直接的分布式应用系统的实现模式。R M I 的平台无关性是通过J V M ( J a v aV i r t u a lM a c h i n e ，J a
8、v a 虚拟机) 来实现的，R M I 实际上并没有中问件企业对象的概念，而是采用R P C( R e m o t eP r o c e d u r eC a l l ，远程过程调用) 机制，使分布对象可以通信和协同工作。R M I 最大的优势是其允许能够像传递简单类型数据一样直接进行整个对象的传递，这也是其他的分布式技术所没有的。2 3D C O MD C O M 是M i c r o s o f t 的分布式组件对象模型，它是基于C l i e n t s e r v e r 的对象模型，可以使各种软件组件和应用软件能够用统一的标准进行交互，D C O M 规范定义了分散对象创建和对象间通
9、信的机制，规范本身并不依赖任何特定的编写语言和操作系统，但目前只在W i n d o w s 平台实现。 从技术本身来看，D C O M 和C O R B A 都制定了相似的服务体系，两者实现的功能也相差不多。由于D C O M 和视窗操作系统的自然结合，使其在对象管理、安全控制方面具有相对较强的优势，这也是D C O M 技术之所以具有较强竞争力，并首先在I n t e r n e t 上丰富起来的原因之一。尤其是安全控制与对象实现相对独立，直接利用操作系统的安全控制规则，大大简化了开发人员的编程控制工作。作为C O R B A 的主要竞争对手，D C O M 的主要缺点在于其对平台无关性的
10、支持能力。R M I 的优势除了对，) f 1 4 家自然科学基金圣员会资助项日名称：网络计算的作, I k N 度方法研究批准号为6 0 1 7 3 0 9 5 。刘海迪硕士，研究方向：并行计算嘲络汁算。6象传递外，就是其绝对的平台无关性，由于目前J a v a 语言已成为I n t e r n e t 上占绝对优势的广泛应用的程序语言，所以基于I n t e r n e t 的多操作系统平台应用系统来说，其优势所在是D C O M 和C O R B A 所不能及的。但1 0 0 纯J a v a 语言要求编程人员必 需熟知此语言，而不像I ) C O M 和C O R B A 那样，编程人
11、员可以有较多的自主选择。目前这些分布式技术只能实现局部的资源共享和协同，不能实现全球范围内的资源整合，而且不适于处理动态的、可扩展的网络环境，对于资源发现及注册，以及安全控制方面都有明显的不足，而网格技 术是基于这些分布式技术的，又提出自己的体系架构，解决了以前的分布式技术无法解决的问题。3 网格中如何实现可扩展的虚拟组织的管理一个虚拟组织( V O ) 的形成，首先要有节点的加入，不同的节点提供不同的服务，节点一般都是异构的，为了实现节点间资源共享以及协同工作，所有加人虚拟组织的的节点必须遵守共同的协议，因此网格架构就是一个协议的架构，通过这些协议实现资源的共享。网格的沙漏模型五层结构为：构
12、造层、连接层、资源层、汇聚层、应用层( 从下到上) ，现在从网格的五层结构，具体分析一个虚拟组织的建立、通信、资源共享以及动态扩展的示例。三个研究所A ，B ，C 自身能够提供的资源是作为服务存在的，形成了网格的构造层，T o o l k i t 中相应组件负责侦测可用的软硬件资源的特性、当前负荷、状态等信息，并将其打包供上层协议调用。在它之上的连接层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问的数据交换都在这一层的控制下实现。研究所c 约)图1各资源间的授权验证、安全控制也在这里实现。在T o o l k i t 中，相应组件采用基于公钥的网格安全基础协议( G S
13、I ) 。在此协议中提供一次登录、委托授权、局域安全方案整合、基于用户的信任关系等功能。资源问的数据交换通过传输、路由及名字解析实现。资源层的作用是对单个资源实施控制，与可用资源进行安全握手、对资源做初始化、监测资源运行状况、统计与付费有关的资源使用数据。汇聚层作用是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，实现资源发布、资源发现以及资源监控，在这个示例中，研究所A ，B ，C首先向目录服务器发布自己的服务信息进行服务注册，包括能提供的服务类型、当前可用的资源、访问策略以及其它相关信息。最上层的应用层实现了与用户交互的功能，用户通过应用层提交自己的任务，汇聚层则通过查找
14、目录服务，查看研究所A ，B ，C 能够提供的服务类型以及当前的负载情况，决定将任务分配到A ，B ，C 中的一个或将任务分解分配到其中的两个或三个研究所，实现并行计算，最后进行结果的返回，这个过程还包含着对低层相关协议的调用，但是对用户来说都是透明的。每个研究所所能提供的服务都不是一成不变的，假如A 增加了一个新服务，就会进行注册信息的更新，修改目录服务器中的信息，相应的当A 不提供某项服务时也会进行注册信息的更新，保持目录服务器中保存各节点的最新信息。当某个节点A ，B ，C 中的一个要退出这个虚拟组织时，目录服务器就会删除该节点的信息，相应的如果有其它节点想加入这个虚拟组织，通过服务注册
15、机制就可以实现，目录服务器会增加该节点的相关信息。通过以上策略，网格可以很好地处理这种动态的、可扩展的虚拟组织的构建以及管理。总结在计算网格技术逐步走向成熟的时候，如何拓展网格的用途，为科学计算和工业应用提供一种通用的基础设施服务，已经成为了网格研究的一种发展趋势。随着可扩展标记语言X M L 及相关协议的提出，W e b 服务技术及其应用开始兴起，并具有了一定的规模，它试图为工业应用提供一种互联互通的标准。网格研究者已开始认识到，只有充分利用w e b 服务技术，才能真正使得网格成为未来的网络基础设施。随着网格技术的发展，网格应用逐渐得到普及，在这个庞大的虚拟组织中，基本的共享与协同已经实现
16、了，但是如何使它的效率达到最高，使用户在最短的时间里得到自己想要的信息和结果，还在进一步的研究当中。参考文献l a nF o s t e rC a r lK e s s e l m a nS t e v e nT u e c k e T h eA n a t o m yo ft h eG r i d ：I n t lJ S u p e r c o m p u t e rA p p l i c a t i o n s ，2 0 0 1 刘艳梅，等C O R B A ，I X 如M 和J a v a R M l 技术比较电脑知识 与技术，2 0 0 3 周激流，杨柳G r i d 技术的研究与应用进展四川I 大学学报，2 0 0 3 ，3 5 H u a n gY a n ，T a y l o rl a n ，W a l k e rDW D e p a r t m e n to fC o m p u t e r S c i e n c eW r a p p i n g1 e g a c y ( ；o d e sf o rG
