（通信与信息系统专业论文）网格中间件资源管理和服务发现机制的实现研究.pdf

海砭j f ：1 人掌恸卜学沦文 删格“辑7 _ 问俐资蝴管理御7 删务发脱帕实州机：f 埘研) e 摘要 网格，作为分川j j n r 算领域发展的最新方m 征逐渐被讣明继传统t f 1 。1 ， w h 之届的笫二次互联网浪潮，网外已经有很多所机构，公司刺火学投入巨资逃 行网格汁算r y , j 相关研究，因此，对r 例格计算实现机制的研究将足我们而| | f f i 的刻 不容缓的任务。网格。p f h j l 4 ：1 f ! 为刚格计算的核心，其蕾要任务存于：嗣jj f j 分布于整 个7 棚关网的芹构资源，包括计算集群，存储设备，利学仪器等等通过构成一个 | j 构的环境伎缁这些资源能够为分如于符地的用j 、t 提供协同式的j 报务，以达到柏： 整个r 。域l 驯范围内的汁算资源其享。因此，刈于网格中刚什的资源毹+ 理f i 嘲格服 务发现机制的研究，将是网格讣算研究的核心任务之一，本文即蓿f 憾f 浚j f f ：盯的 谍题，h 的诒一：通过自己的努力， 方嘶透彻向全面的剖析网格i ij 什的漩汁 j 【_ 制，另一方而通过提出新的没汁框架，为将来其他人继续深入研：t 奠定辎实| ；_ f 勺珠 耐 ，为我匿i 刚刚起步的网格计算砂究做出自己的知欲。 ，书史的研究，向描：日h7 j 四个方向：首先，本文首玖从数学角度f i ；发列例格r p 川i 什的j ：蜚仃：务拍。 e l 定义，堙过形式化语义和h r j 网两种建模r i ：j 聩休描 述，一止嘶滞晰阐述了网格计算的本质特征，另方面也为研究人员剥例格算 的理论模型分析起到抛他引噩的作用；第二，本文选取了日胁最新名的例恪l 、i j 件实现( ，j ( ) st ( 川kj i 进行源程序分析。o l o b u s 是美国a r g o m l ef 日家实验7 祠i 内力州大学信息科学学院的热同研发项f j ，并得到了诺如荚1 蔓i 固家闷然私 学i l 金，先进防御性研究项目组以及美国困家宇航中心等1 2 所火学硐i 研究机构以及 i b m ，m i c r o s o f t 等公司的资助，它丌放源代码司供研究人员进行分析删改进，因 此，列rg l t l b u s 的源代码分析将毫尢疑问对我固的嘲格研究起到t 再璎的伪黪州 爹考意义。 j 二a i o b u s 项目杉庞人本文只选择了跟本文主题联系最密切的 资源讫理耵i 龙计算垌录服务两个模块进行分析：第二二本：近在列g k ) b u s 资源箭 耻实现机相i 深入分析的基础j 一，结合例格中川什的形式化定义，提“丁种城。r 进化算法的! 曳进晌资源酬度设计，这冈为更加搿俞网格资源毹珊m 、；发性术顷， 所以县备更加良好的调度能力；第四，进一步，本文通过引入p e e r l o p e e r 刘等 计算当中的某些改计理念，辅之以a g e n t 模型，全新提出了一剥，撼j 二a g e n t 的 p e e r t o p e e r 矧格中| 刮件的艾现框架，存资源管理卜，采用了时边捉 h 的“。引i ：! = ：h t 架，忻在服务技现机制l ，则足基j 二分m 式哈希表搜索，具备相比g i o b u si ：j 业加优良的自适应性和健壮性，也更加符合网格中间i 什的本质特征，并l i 在此 g 础之l ，本文给出了关键的核心代码，iq 供进一步的研究参照。 关键词网格中问件p e t r i 网 o l a b u sp 2 p a g e n t 进化算法 ；q 懈辫一i j 制髓源证 f 1 4 4 1 i 服务艟j 肚的0 j 现帆；l i l l ) 1 l a b s t r a c t t h el a t e s te m e r g i n gd i s t r i b u t e dc o m p u t i n gt e c h n o l o g y gr i dc o m p u t i n g ， h a s b e e np r o v e dt h et h i r dc o m i n gj n t e r n e tt i d ew h i c hf o | | o w st h ef o r m e rt w o t h e t r a d i t i o n a li n t e r n e t w o r k i n ga n dt h ew o d dw i d ew e bt h e r eh a v eb e e nl o t so f r e s e ar c hor g a n i z t i o n s u n l v e r s i t i e sa sw e l ia ss o m ef a m o u sc o r p o r a t i o nw h i c h e n g a g et h e m s e l v e si nt h eg r i dc o m p u t i n gr e s e a r c ht h e r e f o r ej tw o u l db ea n e m e r g e n c yf oru st of o c u so ni lt h egr i dm i d d l e w ar e w h i c hl st h ec or eo ff h e gr i dc o m p u t i n g p l a ya nl m p o r t a n tr o l et h a tu t i i i z e saj | k i n d so fh e t e r o a e n e o u s n e t w o r kr e s o ur c e ss u c ha st h ec l u s t e r s s t o r a g ed e v i c e sa n ds o m ei n s t r u m e n t s l op r o v i d eah o m o g e n e o u sn e t w o r kc o r n p u t i n ge n v i r o m e n tt os e r v ef o rt h e c | j e n t sw h l c har eg e o g r a p h i c l yd l s t i n c tt h e nt h er e s e ar c ho ft h em e c h a n i s mo f t h er e s o u r c em a n a g e m e n ta n dt h eg r i ds e r v i c ed i s c o v e r yb e l o n g st ot h egr i d m i d d | e w a r ew i l la b s o l u t e l yb et h ep r i m a r yt a s kw h i c hi st h ed e s t i n a t i o no fo u r t h e s i sw eh o p et hr o u g ho u rs t r i v i n g ，w ec a ng i v eap e n e t r a t i n ga n a l y s i so ft h e n l e c h a n l s mo ft h egr i dm i d d i e w ar e ，a n da i s o w eh o p ew ec a nc o n t r l b u t et oo u r c o u n t r i e sgr i dc o m p u t i n gr e s e a r c hw or kb yp r o v i d i n gan e wd e s i g n e dg r i d m i d dj e w ar ef r a m e w or kt o g e t h e rw i t hac l e a ro t h e rw or k s ls u m m e r i z a t i o n a | | o fo u ri o b sc a nb ed e s c r i b e di nf o u ra s p e c t s ：a tf i r s t o urt h e s i sh a sg i v e n as t r i c td e f i n t i o no ft h eg r i dm i d d i e w a r el nt h ev i e wo fm a t h s ，t h a tj s w eu s e f o r m a i l s ma n dp e t r in e ta so urm a t h st o o l st om o d e it h egr i dm i d d i e w a r e f o rt h e f ir s tt i m ew eh o p eo u rm o d e l l i n gw i l ib e n e f i tt h o s ew h oe n g a g et h e m s e l v e si n t h eg r i dt h e o r ya n dv a l i d a t i o na n da i s ot hr o u g ho u rm o d e l l i n g t h e r ew b ea v e r yp e n e t r a t i n gc o m p r e h e n s i o nt ot h er o l eo fg r i dm i d d l e w ar e ，w h i c hh e l p su s f u t u r ew o r kt od e s i g nn e wg r i dm l d d i e w ar e 4s e c o n d l y w eh a v epr o v i d e da i a b o uro ft h es o u r c eo ft h em o s tf a m o u r sg r l dm i d d i e w a r e g i o b u st o o l k i tt h e g l o b u sp r o j e c ti ss u p p o r t e db yi o t so ff a m o u r su n i v e r s i t i e sa n do r g a n j z a t i o n s 、j t i so p e n s o u r c ea n dt h e nc a nb ed o w n i c a df o rr e s e a r c h t h e r e f o r e t h ed i s s e c t i n g o ft h eg i o b u s s o u r c e c o d ew i l i d e f i n i t e l y b e n e f i to u rc o u n t r i e s s g r i d r e s e a r c h s i n c et h eg o b u si sav e r yh u g ep r o j e c t w eh a v ec h o o s eo n l yt w o m o d u l e s t h er e s o u r c em a n a g e m e n ta n dt h em e t a c o m p u t i n gd ir e c t o r ys e r v i c e f og i v ead i s s e c t i n g w h i c hf i tt h ed e s t i n i t i o no fo u rt h e s i sw e l l n e x t o nt h eb a s e o ft h ef o r m e ra n a l y s i so ft h eg i o b u sr e s o ur c em a n g e m e n t a t t e n d e db yt h e f o r m a i i s md e f i n l t i o nw eg v ean e wd e s i g no fg r i d c o m p u t i n g r e s o u r c e m a n a g e m e n ts c h e d u i e rb a s e do na ne v o l u t i o na p p r o a c hw h i c hp e r f o r m sb e t t e r b e c a u s ei tf i tt h eh e u r i s t i c sn a t ur eo ft h eg r i dr e s o u r c em a n a g e m e n ta n da t l a s t w ec o n c l u d ean o v e id e s i g nf r a m e w o r ko ft h eg r i dm i d d l e w a r e w h i c h c o r n b i n e ss o m ev i e w p o i n t se m e r g e di nt h ep e e r t o p e e rc o m p u t i n gw i t ha n a g e n tm o d e l o u rf r a m e w o r kc a nw o r km u c hs t r o n g l ya n da d a p t i v e l yt h a nt h e g l o b u sb e c a u s ei tm e e tt h eg r i dm i d d l e w a r e 。sn a t u r eb e t t e rw h i c hc a nb eg o t f r o mt h ef o r m erm a t h sd e f i n i t i o n a n di nt h ea p p e n d l xw eg i v et h ec o r ec o d eo f o urf r a m e w o r k k e y w o r d sg r i dm i d d i e w ar ep e t r ln e tg i o b u s p 2 p a d e n t e v o l u t i o na l a o r i t h m 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论迁作者完全了解学校有关保留、使月j 学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复刚件和电子版， 允许论文被奁阅和借阅。本人授权卜- 海交通大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位沦史。 保密匣，在2 年解密后适用本授权书。 ，奎学位论文属于 1 j 保密 。 ( 请在以j 。：方框内打“，) 学位沦文作者签名：狱颍上辛指导教帅签名劣每秉赫 e i 期：2 0 0 3 年f 月2 dh 曰期：2 。9 年，爿2 d 卜i 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，足本人在导师的指导下，独 、j ：进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文f i 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过 1 , 9 作品成果。叉d 本文 的研究做f 【1 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意汉到本声明的法律结果由本人承搦。 学位论文作者签名：张颖峰歇享员山 u 期：2 0 0 2 年1 2 月2 0 l 上海交通大学学位论文答辩决议书 所在学科 申请者 张颖峰 ( 专业) 通信与信息系统 论文题目网格中间资源管理和服务发现机制的实现研究 答辩日期 20 003 ，l ，20地点 浩然1 7 楼会议室 答辩委员会成员 姓名单位职称签名 徐国治上海交大电子工程系 教授 谤机 陈建铭上海交大电子工程系 教授 悼牡 周天戎上海交大电子工程系 副教授 闳磁 李毓麟上海交大电子工程系 教授 艿蕊旃 赵群上海贝尔阿尔卡特股份有限公司 高工 必诌i 2 昶者蜘稚 一一席辄名， 讹，甘 1 1 网格概述 第一章导言 存s t ：l x 网广泛应1 。i i 旷j 商务井经历波浪起伏前不断发展n 0 今人，我刷汀 患到朽与l 苛- f 牛能计算干i 关的 ： 学合 1 _ 领j 或，l f 杓二涌现出另 个u 仃丘ir , j 代n 0 新q 件物一网格( ( ；l _ i d l 。它的 i 川现，将掀起联网继传统互联例( i n t e m e t ) 、j 维州( w e b j 之屙的第。：次浪洌，并将为信息产业带来无限商机。众所刷j ( 1 l ，l “j 茭国_ ji - q ：| t 学合f 1 ：的需要，美围幽防部先进研究计划局( d a r p a ) 于t 9 6 9 年，捌朋信，勺、也传 输和 1 放式整体结构技术，纲建了a r p a n e t ，从而诞j i 了i n t e r n e t 。19 9 0f f i ，f f i 纳尔蜮征瞅洲原广核研究l l ：i i d ( c e r n ) 工作时，为了高i i i ：i u 研宄m ，* 嘤发叫丁 儿维例。j 。她住，j 玎史义将霞f 砸。c e r n 一在训划建奇：一个新生! 而j 二= i 人i i q 十口厂刘“f 机，预计2 0 0 5 年完成。它所产，j i f l , j 数捌量将是现在的1 0 0 0 倍，川j 瓢“内川阪俐 技术已无法列付。j 因此，荚闺耵i i 欢洲的科学家们i ：住构造利，i i t f 做网格i i ( j q fj f 州。i 息技术基础设施，它司以帮助利学家f l 、 自动地处理、组织、, f ：# g i i 4 ：n 管删这些数捌， , f j i 欧荚与c e r n 有关系的5 0 0 多家大学和研究机构使用。小难预测，与j 瑚：蚓 样，原来为利研服务| ， 勺网格也会很，i j ej q - ： 二传媒、传统产业、电予萄务、娱乐等荇 个领域。 最辫名的嘲格实现足g l o b u s 汁划，g l o b u s 的领导人i a nf o s t e r ，他这样扪i 述 嘲格：“翮格足构筑在联网上旧组新兴技术，它将高述：! j - j i s i 嗍、i f 。竹 - 能i j 饵 机、大型数捌库、传感器、远程设需等融为一体，为利披人员和凿通老阿姓提供 更多的资源、功能垌l 交旺性。互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等迎m 功能，俐删千 j ) j i l j ! l j 更多更强，能让人们透| _ ! j j 地使用计赁。、存储等其他资源。一 山此【u 见，实际e 传统互联网实现了计算机硬件的连通，w e b 。实现了网页| 2 内连迎， 叫格试图实现7 i 联嗍l j i i 仃资源 i , d 全咖连通。它要把整个互i 陕网整合成 台j = i 火f | q 起! 绂计竹机，实j 睨h 算资源、存f 珩资源、通信资源、软p 资源、俯，i d 、资洲! 、 知以资源的全而共事。j 一联网的第二次浪潮的。妃暧，就足要将力维刚( w o r l dw i d e w e b ) 升能为网格f g r e a tg l o b a lg r i d ) f 。 i u 以从- ：个方l i i 束理解网格( g r i d ) ： 第一，从概念l ，阚格t l 一算的目栩i 是资源共享和f i ) 4 l i 目 、同【一作。嘲格的这种 概念可以清晰地指导行、i k f 1 企业中各个部门的资源进行行业或食业整f 4 、i t j 统一 j 规戈4 ，简j 署，整合 i 1 e 亭。 新二，i 侧格灶一利i 投水，为了达到多种类) 褂门分布式资源共事荆io j 作，例格 技术必颓解决多个层次的资源典# 羽i 合作技术，制定网格的杯班，：等i n t e r n e i 从 邋讯利信息交五一1 1 1 7 - t z 台提丹到资源共享的平台。但是j 托j 分m 式汁算| f c j ( o 阿 海受j j j j ，、学顺i 掌+ 似沦蟊 、垌i 删格汁算技求| 1 杯玎较大左别，远没解决厂域范俐内m 肄1 ：f ：髓列：! 儿，i j jj 题，以及r 。域范围的多系统之问联合处州昶i 训算等网格计算所“；i _ f 临的父锰吣堑 筇i ，网格魁基硎 设施，是通过各种网络综合计算机，数捌，仪器水1j | k 务等 资源的基础没施。随管例格技术的逐步成熟，建寸地弹分们拘遍柏令匪j 域肯个毗 界的大型资源肖点，集成网格的多个资源，联合向全社会按需提供全力位的信心 服务，这种殴施的筋历，将使剧j r l 玎i 同今天我们按需使用电力样，光麓：h j _ r - 端配套大鲼的复杂汁蝉帆系统和软件，就可以方便的得到网格提1 _ j i 的各种胀务。 1 2 相关技术 日自n ，网格训算f 处于起步发展阶段，人们剥它的认以还没有形成共以，尤 其是当前已有的些分却式计算技术，容易造成人们州网格理解的模糊，刚两也 此我们对各种相关l 佝分布式计算做一个类比。 首先同网格概念州欠的是企业计算，它是以j 史现大型组织内部和纲够：之问的 信息共事和协同工作为_ _ j = 要需求而形成的网络计算放术，其核心足以 c l i e n t s e r v ej ，计霄模，弘为基础的相关中问件技术。早在2 0 世纪八”h ，人们就 提f 15 存l ，连的汁算1 - l l 碗什卜部料新型的分布，操彳1 一系统，全而彻底地僻圳4 髓个系 统。尽筒这努j j “_ 一丁昨多技求成果，但一直没响形成可用的产j 扎训， 人必 逐渐感到在不断扩展n 勺局部自治异构系统上实现资源的集中管理l 乎足吖i 町能 的，于足丌始转为研究叶，i h j 4 p f 台技术，以屏蔽系统的异构性，支持问部朗治系 统的信息交互和m 同。经过r 多年的努力，q - , 叫件取得了令人峨目的进步，观 了远程过程调用( r p c ) ，消息传递和交易管理等拜类l 卡1 i e l l t 牛。到9 0 年代爪， 向划琢的中问件技术成为中阳j 件平台的主流技术，出现了以s u n 公吲的e j b ， m j c r o s o i l 的d c o m 驯o m g 的c o r b a 为代表的三个技术分支。研究姒叫i 址 建立标柳：化的对象靖求代理，屏蔽网络环境f 计k l - * f 台操作系统，编程晤i ， 网络| ： j ，议的异构性干复杂性，使分布在网络e 的应用系统能够协同工作，为蜊络 心用提供通刚的高级网络管理服务以及与应用领域相关的增值服务。进入2 1 纪，随着电子商务需求的发展，企业计算面临金l k 问的信息共享和咖同工住问题， 而向w e b 的企、 n | _ 算解决力案成为热点，w 3 c 提出了w e bs e r v i c e 技术体乐， m i c r o s o t l 推山了n e t 技术，s u n 推出s u no n e 架构，余业训算技术全嘶进入 【1 1 t e r n e t 川代。 螭：个同网格概念十关的是p e e r t o p e e r 划等k l 一算技术，简称p 2 p ，花这种i i 算模式n 胀务器o j 客户端的界限消失了，网络j ：的所有节蔗i 都可以平等共列e 他节点的计算资源。p 2 p 把网络计算模式从集 ：，式引向分们式，也就是晚，i 劂络 应用的核心从中央服务器向网络边缘的终端设备扩散。所有网络节点i ：的设箭鄙 可以建立p 2 p 对话。p 2 p 给互联网的分布，共享精神带来了无限的遐想，但从口 销- # 子，： 阳佝应h 刊，p 2 p 的威力仪体现确一人范嗣的共享和时叟索的优势h 。 最后一利叶h 天的技术被称作普及i _ 卜算f p e r v a s i v ec o m p u t i n g ) ，这是强凋人与 计算环境的紧密联系，使计算机和网络更有效地融入人们地生活，让人们红仆何 i t , j m ，f f ：f , jj ：g 点都能方便地获得网络叫算提供的各种胀务。普投计算硎。究旧内乔 i 二嵯包含两个盯l 斫：h 然的八和i 交l _ 和网络i 车。奖国的 挺多大学l = 研7 咒 jl j 4 , j 也 1 j 】i 投入ii 资i 5 ： 立制i 爻f 1 94 y 盼i 制i 构，提出全新的体系结构利编程模，l ，1 j ， 以i - 这三种披术跟网格洲算虽然侧重t i 不同，但其目标都是希蠼通过静利叻 法，技术将网络向拜椰资源提供给用户共事使用，让这些异构的资源t 0 工 作以提供域大的综合效能，为用户提供按需分配的个性化信息服务。i 嘶向对缘的 企j l k ij - 算强调的是分伽式系统的集成能力，以两层或者多层的c l i e n t s e v e r 为主 要汁算模式，它关心的是简化朋户端的工作，强化多层服务器的功能，引0 曩分们 系统之川i 的协川和。队述的衄用丌发雨i 实现，强调应用服务之0 _ i j 的可交f2 垌i 川操干1 j r t ，代f 玛f 1 l q 移l 。h 二，j ! j 17 ? 共t ：一个自j 髟 i 勾音i i 拘资源t i ；p 2 p 技术g q l 也了集i - p 服务器1 7 门明能，! e 视删络q 所确个体的作用，它和以c i i e n t s e r v e r 为g f i l l l 的个业 计算l _ | _ 】i 俐- 有着本质区别；普及讨算则是定何于址人与汁算环境哑好地；拙台1 j r 起。同它们i f l ：i s ，蚓格汁算是在i n t e r n e t 基础上强调划叫算，数抖! 闭j 改衙等酬络 基本资源进行整合，力将i n t e m e t 作为个社会化地ir 算基础殴施。在汁弹模 ，弘技术路径和研究目标h ，网格“算利同前流行的分布式纠算中| i ij f l ：领域面f i f q 应削级别交互耵发有很火的不同。它强洲多机构之问资源共事羽i 州i i ，区别 r ? 传统企业汁算的l i p 机构内部的资源共享。很屁然，网格训俾下孑：建、z利，新 的i n t e r n e t 基础划掌结构，这如同t c p i p ，w w w 咖议构成了现行n q i n t e r n e t 基 础一样。 尽管各种网络训算技术柯差异，但它们之| l uj 并不是冲突的关系，在某神情况 下，是存在融合的。因此，各种网络计算技术司以共同存符：，无沦如何，从“今 基于i n t e r n e t 的各科i 网络训算实践和研究来刊，实现网络资源的共享，提供大规 模的协同计算能力捌对资源的有效访问，足网络计算未来发展的趋势。 1 3 网格设计面临的问题 为实将网络拘各种资源提供给现网格计算的目标，必须重点解决：个叫 题： 1 ) 片构性 由于网格由分确j 在广域网上不同管理区域的各种计算资源组成，怎样实 现芹构机器问的合们：和转换是菏要问题。 2 ) i i 驹展性 海受 丑人学坝i 学位论义 要在网格资源规模不断扩人，应用不断增k 的情况f ，1 i 降低r f ：能。 3 ) z ；_ j 态由适应。f i - 相：网格叫算- 二h 某资源h i 舰故障或揣失败的可能性较商，资源僻j ! l i _ _ 必 须能够动态脏视耵l 管理l 列格资源，从可利用的资源巾选取最佳资源服务。 因此，硎格叫算环境要求不影l 响各声点本地的管理耵旧j j 降，不l l l ( 变原仃的 揲千1 ：系统，网络办议和服务，仪证用户和远程节点的安全性，允许远程_ 选择 加入和退d ： 系统，尽量使用已经存扯的标准的技术，以便于和已有的应用兼容， 并能够提f j 旧靠的容错机制。一个理想的网4 ：f t l 簿应类似当r ；i j f l jw e b 删务，叫 以构建徊“f i ? - i ? 有f l ， f i 2 件和软件平台l ，给用r 提供完仑透明的汁算环境；计月j 。】而言，它把众多芹恂的资源变成了同构的虚拟i 耋算环境。通常把恻格计弹坏境 的构建层次从i 、仝卜依次分为： 1 网格1 i 7 分如存i n t e r n e tl 的符类资源组成，包括备类主机，集群，大。纠仃骼彳j 经。 数扼：库或者仪器。 2 中州件 这足| j ；4 格讨算的核心，负责提供远程任务管理，资源分：配，存储访问，霞伞 以址，服务质量f q o s ) 等操作。 3 应用层 运行嘲格, q - j 1 程序，划用户提供便捷的网格胀务。 作为网格核心的。p j l l j 竹，是网格计算研究的焦点，山丁。已能够连接j 1 哦范围 内不同标准的骨构资源形成庞大的全球性计算体系，是 n t m 。n e t 发眨的i 两级形 式，因此，受到世界各国利组织的高度重视，目 j 已经涌现出批删格中r hj 什的 研究项目，例如荚冈的g l o b u s ，l e g i o n ，c o n d o r ，欧洲有c e r nd a t a g r i d ，澳人 刷、f f 仃n i l l l i o d g ，h 本育n i n l 等| = ；卜。 1 4 本文的贡献 删格训算的发展还处于起步阶段，丌展网格算基础理沦研冗对于促进刚格 计算技术的创新发展具有重要的l 钱略意义。本文从r 泛研究现有的网格技术出 发，深入探讨了作为问格核心的网格l p 刚件的实现机制，并从以i - 幽个方面作m r 相应的负献： 第。，史蕈两次对网格i 附可件系统进行了形式化的描述和p e t r j 网建模，刘于 理论研究人员具有一定参考价值。 第二，义章首次给出了最著名的嘲格中闽件g l o b u st o o l k i ti 1 3 版本的源程 序分析。( o b u s 划：卜我田的例：f 驸i j f 究具备很大的借鉴和指导意义，燃为1 e 公 个 j 吖码，从设i l 思魁l l ，中f 蚓私f _ 学院汁算技术j 【i _ j 究所的彭 受j 网格叶f i i , i ! ：，哑俏 鉴了g l c , b u s 的思路，因而，剥于g l o b u s 的源程序分析，是非常有价值和参努意 义的举措。 第二i ，我们根掘对g l o b u s 的深入研究，提出了一种改进的资源管理汝力袋。 最后，在所有研究的基础之i - ，我们提出了一种仝新的摧于a g e l l t 技术的p 2 p | i ；i | 格q - , 舯州一设计方案。出于多方面考虑，我们只能把土要方向定位p r ，州= 的资 源竹理和蚓格服务发现两个j 荟次希望能够列以后的网格 j ：儿。究人5 j ，提g j ：钉做的 参考依据租l f 一1 ：糯价值。 1 5 本文的组织和安排 全史分为六章 第一章是导言，手要引入俐格的概念和本文的写作目的。 第二章阐明r 嘲格中川件的形式化定z y tp e t r i 网建模。， 第二誊剥g l o b u s 坝f 1 | ：| q 资源管理利川曼务发现模块代码进行了削1 1 i 筇四章提 i ij 一种基r 进化算法的嘲格资源调度框架。 第舡章在i 卯q 章的基础匕，给 一r 利- 个新的网格l b 问件框架实现，行n 刚 求t 给出了其j ，关键核心代码的实现。 第六章是结沦，列全文作出总结，并对术来的，作进行了展颦。 2 1 网格的特点 第二章网格计算中间件 网格就是方便资源管理，有效支持广域分布的，多领域的科学r jj 理闯题解 决的中蒯件系统一i 。它能够充分吸纳各种计算资源，并将它们转化为随处州。得的 汁算能j ，这i jj 的计饼：资沥“辕了各类洲籀机外，还包括例络带宽，数撕：库，仪器 改备等等例格计算具仃以h 寺点： 分布性 分仰t ：是碉格最主要的特点。网格的分布性主要指网格计算资源是分布的， 决定网格分机程度的有以f 因素： 1 。声点数：网格系统资源分布的节点数目越多，分付眭岜就越强。 2 各节j 。、i 的数据分布比重：在同样的节点数下，各个节点的数据分1 1 ，比庭不 问，也决定了系统的分布柙度的不同。一股地，如果数据在各个节t i 厕j 识 比 较、| 上均，我们就认为系统的分扣刚二比较强：反之，妇果数据n ，各个m ：，ll 分自，例 很不均衡，特殊地，大多数数据集巾分嘶j 在个仃j 乜h 这样的系统就m 制安近 为集中式系统。 仃。 i 自治r l 节_ | l 珀q 自治性反映了各节点在全局中的独立性和节点之问的相0 关系。这种 独立性可以有三个层次。 完全独：- ：即该节点与外界无任何的联系，完全独立于其它的节点。 半独立：浚节点与外界有定联系，但是必颁通过陔= 穷点的管理样序宠 成。陔节。 的管! i _ f 。桎序町以通过访问控制机制对7 外界的关系进行臂州! 。 完全 放：即外部。仃点数掘完今可以山外界苁享。外界可以随意圻问 幺 仃点i - w 向数折：。 m i i 的自治性町以用两个拮- ( s 仙- l 来进行衡量，一是节j j i 数据囟多少_ 外界比# ， 一是节点j 外界交换数据的频繁程度。显然，节t i 数据共享得越多、j 外界交互 越频繁，该常点的自治性b z ；越低：反之，节点数据共享得越少、与外界交7l 次 数频率越低，该节点的自治性u ：；l 就越离： 在恻格系统中，每个竹l i , 般都具有比较强的自治性它们股水日l i j e 足 个限常完整的信息系统。在一些其它的分弁j 式系统如分布式数据库系统【h ，机、l 之m ”叱f 的沟通比较频繁，这说明分布式数掘库节点的自治性比较低。节点的自 治性对全局的数据管理和整个网格系统的仲缩性影响很大。节点自治性高的分布 式系统，其全局数据管理的难度相对较低，系统扩展出相对容易。 异构- 目： 异构性魁整个网格系统l 中各个节j 点相互比较而，引拘。这螳异构性- j 能也捕艘 件、网络传输眺议、操作系统、敬掘厍系统、网络性能、数掘竹耻方式管等。系 统的墨卸i 盼 构趾增_ u 了数掘篱理的复杂性， 动态陆与多样性 刈m 辅来说，决小能假发它足 成小变的。顾水捌柏的资沥! ! 戈青j 山订皂， j ： 卜一叫刻j 能会不l 玎刚，而原来没柯的资源，j 能会随着时川的推移q ij 1 j i | ：加入进 来，1 圳各资沥 的动忿变化特j j i 要求嘲格中l l 小f l 。亿- 缬充分考虑和脚决好这问题， 对_ = 二网格资源的动态减少或者资源出现故障的情况，要求网格l 1 ； 】j 件能够成时采 取措施减，用户的损失。 2 2 网格中间件的形式化描述 为j 虹川确地说】_ ! j j 问题，我们剥网格巾刚件1 7 向功能和特点彳1 ：个彤- 化总 结，斤给出剜格系统的j i ：d z 化定义。 数挢 d 是一种关系，c f 的任何一个属性x 是关系的个元素。每个属性x 揶 h 有一j e 的逻辑意义，可以j 1 j 二；：i j f l t 袭刀i 如下： ，i ，( x ) 是关fx 的个逻辑拭迓，x d 定义l 仁趣足描。卜逻辑描述的集合。 在仁越牲础f 一，我们呵以构造。个将数抓利j 三题联系n ! 一起帆个 州： j 数据u u 仃属怛ed 。，( i ! ，乩它们的逻辑描述分h 0 是i ，cj 。) ，lt 【i ? ) ， l “! ，) 。，j 仁越s ，s 足关1 ： 。( t l ，) ，l ( d ，) ，1 “l ，) 的个集介，则行。7 i 组 定义2 尤信息a 是基于个给定的逻辑意义组织的数据，。目二元组的集合方式 是示： 2 ( l ，l ( y ) x ，x d 八( x ) 一l ( v ) ，t j 足任意一个数掘，f ，( y ) 魁给定 i ：向逻辑意义i 定义： 信息j 都是一些元信息的一个并集，也就足具有个或一个以l 逻辑崽 义的数拼：集合： _ i = u ；b l 是一个元信息j 定理l 信息【是基于一个给定的主题s 组织的数捌，用二元细的集合方式表示： 卜h i ，s i j x ，x d 八l ( x ) s ，d 是任意一个数扣：，s 是给定的主题 i l l ! 叫： _ | j j e 义： ，j 【仃若l 不同的逻纠意义，也就是可以震j 戊足个纶定的逻 辑意义n 勺集合，比就是给定的主题s 。根据定义2 ，元信息中的数据集合的诈馕 是d ，所以得到定理i 。 岳个h 冶亿息系统中所有的信息我们都可以表示成个信息集合： 刚格h 算中【1 _ 【件资源管，掣干胀务发现的* j 吣机制训充 a = hi 足个信息 整个网格系统是山n 个自治信息系统a ，几，a 组成的。 定义4 给定个主题s ，在自治信息系统a 。上定义针剥主题s | ；! 勺基本信息访问 方法为g ( a ，s ) ，g ( a ，s ) 是a 中的+ 些信吼1 2 j 的集合，称为元操作： h ( a ，、) = 。j a ，s 恐给定的 ：题l 自治信息系统根据给定的土题s ，有个儿操作_ 佝集合( ；( a ，s ) ： ( ；( a ，s ) = i g ：g ( a ，s ) j 在实际的系统中，有呵能防叫信息集a 中的信息会导致对信息集j l 的信l i 息的元 操作，这就需要我们在整个网格系统的信息集的基础i | ，定义al i l j f i f 息操1 1 ：( 筋 略起见省略s ) ： f ( ) = p ( 骱( ) l jg 。r 。) u u 骱( ，) u u ( a ，) ) u ( 鼬( ：) uh ! ，( 一) u u ( a 。) u ug 。( ，) ) u ( h “( n ) ug 。( ) l j ug 。( a ，) u uh 。( aj ) 这个定义式表i ! j = j i 任们一个财a 的操作都可以分解为对所有参与这个系统的备个 自治系统的兀操作。这就足信息系统桶合的定义。 定义5 如果刈一个系统进行操作诬需要依赖于在其他任伺一个系统l ：其他仟 i i 。个元操作，也就是蜕对一个自治系统的操作依赖对另外一个自治系统的操作， 我们就认为两个自治系统之恻有槲合，也就是它们之川存在互操作。 这种h 操作i q + 以被称为依赖爻系，这种天系是攥于对a 。的信，留、操作袋合? fa j 的个严集l ? f ) 利刈j 二其它i f ( ：j 一个a ；的几信息访削集合( ；( 九) 的 定义6 如果p( a ，) n ( ；( a ；) ，j j ，则蜕明这个信息操作集合- 订剁a ， 访问的依赖存在。我们可阻定义这样的依乖负关系集合： x = ： r ( a ) n n + 为权函数； 肼= ，寸、为例始柄i 以( i n i t i a l m a r k i n g ) ：p n t = m ，尸u r 中。搂ipn = ( p ， t ；f ) 称为p n 的基网。 p e t r i 嘲可以用有向幽表示，。邑包括两类节点：库所( 用网圈表示) 和变迂( 用 力把尖小) 。弧发示p u7 1j 二的7 2 ) 。c 关系，而p e 【1 1 网的状态i 妇标谚im 表求： m ：p 斗，n = ( o 、1 ，2 ，一 ，v r p ，m 【p ) k ( c f = 1 , 2 、- m 用t ( ) k e n 柬表示p e t r i 网中的标识( 在图形中用实心圆点表示) 。 ) e t r i 网的 丛本元椠就足序所利变迁，两者之内联系i ，j 以用有i q 弧表示。其中j 牵所表示的 址一个刈致f ：_ j c 态、存放场所或条件，变辽表永变化或事件，库所，门刈象或条 件j ui , t j k er 表示。壤本p e tr i 中对个体j | j 变化自h 节描述比较多，叫每- 利刈琢的 状态或条什小一个刊，i 表示，每种变化或事件二| = j 一个变迁裴示，使甜实陬成川 叫系统接点过多：另外t o k e n 的含义比较简单，不利于对系统的! f 1 1 1 斛。为了简化 系统模型以及丰富模型的表达能力，人们提出了各利一高级p e t r i | j 嚏| ，其叶。有色 p e t r i 就是在基本ui 例的基础上引入了颜色的概念，对刚类的个体赋予棚同 的颜色，不同类的个体以不同类的颜色加以区分，这样一个库所就可以包含儿刷， 州斡汁钟：中间件资源管脞剃服务发现的填脱机制研究 刘琢，或背裴达一个复合条件，一个变迁也可以表达几种不同构变化。jx x l 、t o k e n 也j f _ b l i 丁颜色，町咀描述对象的属性信息。用这样的有色p c t r i 网术信息流的过 样，iu 以更加f 9 j 了的 w l “l - 述好分如式信息系统的结构和构造，即减少了不必要n 勺复 杂性，彳j 研1 1 一o ! 解。 2 网格系统的p e t r i 网模型 从网格系统的定义来看在一域例络琊境卜，符下行地域。泛分伽i g 自 瀹系统通过例络连接所构成f 1 9 i 翌 f f ij 2 次的信息系统，它的l ：要仟务足为嚷个系统