基于网格技术的资源共享体系
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摘要:本文针对Internet在早期缺乏规划,制约互联网发展的基础上,提出从发展网格技术来克服第二代互联网所暴露的问题,更好地管理网络上的资源,将之虚拟成为一个空前强大的一体化信息系统,在动态变化的网络环境中,共享资源和协同解决间题,从而让用户从中享受可灵活控制的、智能的、协作式的信息服务并获得前所未有的使用方便性和超强能力。
关键词:网格;共享资源;信息服务
1. 网格技术
1.1网格技术的有关概念与特点。网格是构筑在Internet上的一项新兴技术,是高性能计算机、数据源、互联网三种技术的有机组合和发展。它通过网络环境连接地理上广泛分布的异构资源(包括超级计算系统、存储器、数据库、软件、科学仪器和分布式文件系统等),为用户提供透明地使用高性能计算资源的环境,又称为虚拟计算环境。在形成的网格状的高性能计算网中,各个资源就是网格的节点。网格技术研究工作又可以分为三个层次,即计算网格、信息网格、知识网格。计算网格是网格的系统层,它为应用层提供系统基础设施;信息网格是研制一体化的智能信息处理平台,使得用户能方便地发布、处理和获取信息;知识网格则是研制一体化的智能知识处理平台,使得用户能方便地发布、处理和获取知识。
1.2网格的体系结构。网格的体系结构是构成网格的各层以及协议的集合,它定义了用户和资源之间协商、建立、管理、使用共享关系的基本机制。其特点是可以根据问题对资源的需求,动态地组织网络上的资源,实现网格的资源共享。这种资源的共享不仅仅是文件的交换共享,还可以是直接对计算机硬件资源、钦件资源、网络和数据等资源直接访问,并且这种共享是动态的、高度可控的,资源的提供者和消费者、共享内容、共享发生的条件都是被严格定义的。所有遵守这些共享规则的部门可以构成一个虚拟组织[1]。一个通用的网格体系结构可以满足虚拟组织的全部要求。这种结构从下到上分为五层:构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层
2. 构建基于网格技术的资源共享体系
2.1 构建资源共享体系的设想。网格技术能够充分吸纳各种计算资源、数据资源、知识资源,并将它们转化成一种随处可得的、可靠的、标准的、同时还是经济的信息处理能力。如果我国各行各业能利用网格技术建设虚拟资源共享体系。当今的经济发展趋于国际化,而且这些竞争压力是由各个企业单独来承担。同时有些发达国家企业之间出现联合竞标、设计与制造的趋势。以一个企业的能力来与一个行业的企业进行竞争,必定处于弱势。这就需要充分利用行业内的资源,组建行业性的企业联盟,以提高国际竞争力。而网格技术的发展正好可以为行业资源共享提供一个很好的集成化的平台环境。
目前虚拟的资源共享体系主要应用在于科研机构和制造业中。用来共享运算资源、管理分布数据、整合应用程序。典型的例子有:英国国家网格计算计划、宾州大学乳腺癌诊治计划、波音公司等。这些虚拟组织,是利用网格技术将分布在不同区域的高性能计算机、资料信息通过宽带网络连接起来,从而使得用户不再被局限于使用单一机构的计算机资源,并大幅度地节省了信息设备、管理和人力成本,而且各个成员使用自己的软件组件进行设计和模拟,产生的数据和结果能被其他成员方便地使用,大大促进整个行业的发展。
2.2 构建资源共享体系的关键技术。一个理想的资源共享体系应类似当前的Web服务,给用户提供完全透明的环境。对用户而言,它把众多同构、异构的资源变成了同构的虚拟环境。为此,要实现基于网格技术的虚拟资源共享体系,还需要解决以下几个关键技术问题:
1)标准协议的建立。现有的网格系统虽然在系统内部实现了分布资源的一致存储和利用,但是网格系统之间的“联网”还没有统一的标准。
全球网格论坛(GlobalGridFoRum,GGF)正在加紧推出OGSI(OpenGridServicesInterface,开放网格服务接口)的最终标准草案。OGSI规定了向网格发送处理请求时所使用的接口,在网格计算相关标准中处于核心地位。
2)中间件技术。在网格技术中,重要的组成部分是中间件技术。通过中间件能真正实现物理上连接、逻辑上孤立的网格资源的有效共享,屏蔽下层结构的分布性和异构性。向上层提供统一、透明的使用接口。网格中间件从下到上由资源网格、信息资源网格、服务网格组成,是整个系统的中央控制单元,通过该平台的集中统一控制、协调下发挥出系统的最大效用。
3)信息表示和元信息。信息的表示体现在两个方面:其一是将信息存储于数据库或其他存储介质中的表示;其二是将其呈现给用户时的界面表示。一般来说,数据的表示可以建立多个中间层,在各个应用程序逻辑层中都有相应的数据中间层。XML技术作为Internet信息交互的标准技术是信息表示和元信息的主要实现工具。
4)资源管理与任务调度。资源管理包括资源的发现、描述、定位、组织、分配、监测、更新和信息发布,收集任务运行时的资源占用数据等。其核心是提高可用资源的效率。任务调度是按照用户提交的任务的类型、所需资源、可用资源等情况安排运行日程和策略。
5)安全技术。网格的目标是将Internet上提供信息服务的站点连接在一起,让所有用户都可享受这些信息服务。网格的安全控制机制主要包括了身份认证机制、信息访问控制机制和审计机制。在建立完善的安全保障机制的同时,还要避免安全验证耗费过多的处理能力。
6)用户界面。提供友好的用户界面、直观的用户访问接口,使用户可以在任何位置、任何平台上使用系统资源。用户界面设计的好坏也会直接影响用户使用系统资源的效率。用户界面的设计应达到与平台无关、与地理位置无关、安全、易用等目标。
参考文献
[1] 谢希仁. 计算机网络. 北京: 电子工业出版社, 2003: 78~79
[2] 许荣生, 吴海燕. 毕学尧. 网络信息安全的关键技术 .计算机世界, 2000,(18): 7~9.
[3] 魏永红, 李天智, 张志. 网络信息安全防御体系探讨。河北省科学院学报,2006 (1): 25~28
[4] 高永强, 郭世泽等.网络安全技术与应用大典. 北京: 人民邮电出版社, 2003: 23~37
作者简介:张洁,男,1981.10,河南省濮阳市、濮阳职业技术学院,网站开发及Web编程,助教。
杨梅芳,女,1978-08-03,河南省林州市元康镇,濮阳职业技术学院数学与信息工程系,研究方向:计算机科学与技术,职称:助教。
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