（计算机应用技术专业论文）制造网格下的数据资源集成系统研究与实现.pdf

r e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o na b o u td a t ar e s o u r c e i n t e g r a t i o ni nm a n u f a c t u r i n gg r i de n v i r o n m e n t m a j o r ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o n d i r e c t i o no fs t u d y - g r i dc o m p u t i n g g r a d u a t es t u d e n t ： g o n g h e h e s u p e r v i s o r ： a s s i s t a n tp r o f x i a o l a nx i e c o l l e g eo fi n f o r m a t i o ns c i e n c ea n de n g i n e e r i n g g u i l i nu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g y j a n u a r y 2 0 0 9t oa p r i l ，2 0 10 2川447，二jjju_7 iiii_蚕茎y 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权说明 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得桂林工学院或其它教育机构的学 位或证书而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了 明确的说明并致以了谢意。 学位论文作者( 签字) ：互勇整丝 签字日期：盖虹型牟鱼虬 版权使用授权说明 本学位论文作者完全了解( 学校) 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借 阅。本人授权( 学校) 可以将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、汇编学位论文。同时授权中国 科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过 网络向社会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 本论文是否保密：是喀 学位论文作者签名： 日豢锭 签字日期： 7 , o f t 年易月1 日 如需保密，保密期限为： 桂林理工大学硕士学位论文 摘要 制造网格是制造业信息化的新的发展阶段，是网格技术在工业制造领域的 应用，它利用网格技术将各种制造资源进行服务化封装，使得用户使用统一接口 实现对资源的透明访问。数据资源是制造资源中非常重要的一种资源，它具有分 布广、数量庞大、异构等特性，如何为制造企业中的数据资源提供一个统一的访 问接口，实现数据资源的透明访问和管理，具有很高的研究价值。 本文首先在对网格服务的概念研究的基础上给出了制造网格服务的概念。研 究了网格开发工具g t 4 ( g l o b u st o o l k i t 4 ) 各功能模块之间的关系以及网格环境 下的数据访问集成中间件o g s a - d a i ( o p e ng r i ds e r v i c e sa r c h i t e c t u r e d a t a a c c e s sa n di n t e g r a t i o n ) 的组成结构。在对o g s a - d a i 内部结构和工作流程研究 的基础上提出了基于o g s a - d a i 的制造网格数据资源集成系统模型，并简要介 绍了该模型的三个主要功能模块：o g s a d a i 数据资源管理服务模块、数据库资 源访问服务模块和文件传输服务模块。 其次利用g t 4 和o g s a d a i 建立了制造网格数据资源集成实验平台，对 o g s a d a i 原有部署方式进行了研究并加以改进，通过对o g s a - d a i 进行封装， 设计并实现了o g s a d a i 数据资源管理器，实现了o g s a d a i 的图形化部署， 提高了o g s a d a i 的可用性，同时对实验平台进行了有效性测试。 对o g s a d a i 处理用户请求的流程进行分析，设计了数据库资源访问服务 组和文件传输服务组。数据库资源访问服务组通过使用全局视图为用户提供统一 的访问接1 2 ，它是对o g s a - d a i 数据资源访问a c t i v i t y 的进一步封装，根据数据 源元数据信息将用户请求分析处理之后转换为对具体数据源的操作，从而提高了 系统的可扩展性。文件传输服务组主要实现文件资源的访问、将文件传输到f t p 、 从f t p 获取文件以及f t p 之间的文件传输，其通过使用o g s a 。d a i 中文件传输 a c t i v i t y 进行实现。 最后，根据网格服务的开发原理和步骤，对数据库资源访问服务组和文件传 输服务组进行了实现，并以某制造企业为应用背景，对原型系统进行了实现， 验证了模型的正确性和可行性。 关键词：制造网格：数据资源集成；o g s a - d a i ；w s r f ；a c t i v i t y 桂林理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t m a n u f a c t u r i n g g r i di san e w d e v e l o p m e n t s t a g e o f m a n u f a c t u r i n g i n f o r m a t i o n i z e sa n di sad e v e l o p m e n to fg r i dt e c h n o l o g yi ni n d u s t r ym a n u f a c t u r e f i e l d m a n u f a c t u r i n g g r i dm a k ev a r i e t yo fm a n u f a c t u r er e s o u r c et os e r v i c e e n c a p s u l a t i o nb yu s i n gg r i dt e c h n o l o g y , a sar e s u l t ，u s e r sc a na c c e s st r a n s p a r e n c y r e s o u r c eb yu s i n gu n i f o r mi n t e r f a c e d a t ar e s o u r c ei s ak i n do fv e r yi m p o r t a n t r e s o u r c ei nm a n u f a c t u r er e s o u r c e ；i t sc h a r a c t e ri sw i d e l yd i s t r i b u t e d ，s h e e rq u a n t i t y , h e t e r o g e n e o u s i ti s ah i g hr e s e a r c hv a l u et h a th o wt op r o v i d eau n i f o r ma c c e s s i n t e r f a c ef o rd a t ar e s o u r c ea tm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s ea n da c h i e v et r a n s p a r e n t l ya c c e s s a n dm a n a g eo fd a t ar e s o u r c e f i r s to fa l l ，i nt h i sp a p e r w ed e s c r i b e dt h ec o n c e p to fm a n u f a c t u r i n gg r i ds e r v i c e b a s e do nr e s e a r c ho fc o n c e p to fg r i ds e r v i c e w er e s e a r c h e dt h er e l a t i o n s h i pa m o n g t h ee v e r yf u n c t i o nm o d u l eo fg t 4t h a ti sat o o lo fg r i dd e v e l o p m e n t ，a n dt h es t r u c t u r e o fo g s a d a it h a ti sam i d d l e w a r eo fd a t aa c c e s sa n di n t e g r a t i o nu n d e rg r i d e n v i r o n m e n t w ee l a b o r a t ei n t e g r a t i o ns y s t e mm o d e lo fm a n u f a c t u r i n gg r i dd a t a r e s o u r c eb a s e do nr e s e a r c ho fo g s a - d a ii n n e rs t r u c t u r ea n dw o r k f i o w i na d d i t i o n ， w es i m p l yd i s c u s s3m a i nf u n c t i o nm o d u l e so fi n t e g r a t i o ns y s t e mm o d e l o f m a n u f a c t u r i n gg r i dd a t ar e s o u r c e o g s a - d a id a t ar e s o u r c em a n a g e m e n ts e r v i c e m o d u l e ，d a t ar e s o u r c ea c c e s ss e r v i c em o d u l e ，a n df i l et r a n s p o r ts e r v i c em o d u l e s e c o n d l y , w eb u i l de x p e r i m e n tp l a t f o r mo fm a n u f a c t u r i n gg r i dd a t ar e s o u r c e i n t e g r a t i o nb yu s i n gg t 4a n do g s a - d a i w e r e s e a r c ha n di m p r o v et h eo r i g i n a lw a y o fd e p l o y m e n to g s a - d a i w ed e s i g na n da c h i e v eo g s a - d a id a t ar e s o u r c e m a n a g e r i m p r o v eu s a b i l i t yo fo g s a - d a i ，a n dt e s tv a l i d i t yo fe x p e r i m e n tp l a t f o r m w ea n a l y z ep r o c e s so fo g s a - d a id e a lw i t hu s e r s r e q u e s t ，d e s i g nd a t a b a s e r e s o u r c ea c c e s ss e r v i c e sg r o u pa n df i l et r a n s p o r ts e r v i c e sg r o u p d a t a b a s e r e s o u r c ea c c e s ss e r v i c e sg r o u pp r o v i d e su n i f o r ma c c e s si n t e r f a c ef o ru s e rb yu s i n g t o t a lv i e w , i tg r e a t l ye n c a p s u l a t eo g s a - d a id a t ar e s o u r c ea c c e s sa c t i v i t y , a n d a c c o r d i n gt od a t ar e s o u r c ei n f o r m a t i o n ，a f t e ri t d e a lw i t hu s e r s r e q u e s t ，c o n v e r ti n t o o p e r a t ep a r t i c u l a rd a t ar e s o u r c e s a sar e s u l t ，e x t e n s i b i l i t yo fs y s t e mi si m p r o v e d f i l e t r a n s p o r ts e r v i c e sg r o u pi m p l e m e n ta c c e s so fd a t ar e s o u r c e ，t r a n s p o r tf i l e st o 唧 o b t a i nf i l e sf r o mf t p , a n dt r a n s m i tf i l e sa m o n gf r p t h e i ra c h i e v e m e n tb yc a l l i n g o g s a - d a ia n dt r a n s m i ta c t i v i t y f i n a u y , a c c o r d i n gt od e v e l o p m e n tt h e o r ya n dd e v e l o p m e n tp r o c e d u r eo fg r i d h 桂林理工大学硕士学位论文 s e r v i c e ，w ea c h i e v ed a t a b a s er e s o u r c ea c c e s ss e r v i c e sg r o u pa n df i l et r a n s p o r t s e r v i c e sg r o u p i na d d i t i o n ，w ei m p l e m e n to r i g i n a lm o d e ls y s t e mb a s e do nac e r t a i n m a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e ，a n dv a l i d a t ec o r r e c t n e s sa n df e a s i b i l i t yo fm o d e l k e y w o r d s ：m a n u f a c t u r i n gg r i d ；d a t ar e s o u r c ei n t e g r a t i o n ；o g s a - d a i ；w s r f ； a c t i v i t y m 桂林理工大学硕士学位论文 目录 摘要i u a b s t r a c t i i 目录 第l 章绪论l 1 1 课题研究的背景和意义一1 1 1 1 本课题研究的背景1 1 1 2 本课题研究的意义2 1 2 本课题的来源一2 1 3 制造网格研究现状2 1 4 论文主要内容3 1 5 论文组织结构4 第2 章制造网格及数据集成相关技术5 2 1 网格体系结构5 2 1 1 开放网格服务体系架构( o g s a ) 5 2 1 2w e b 服务资源框架( w s r f ) 6 2 2g l o b u s 和g l o b u st o o l k i t 7 2 2 1g l o b u s 项目简介7 2 2 2g l o b u st o o l k i t 8 2 3 制造网格体系结构1 0 2 3 1 制造网格体系结构1 0 2 3 2 制造网格服务l2 2 4 网格数据集成中间件o g s a d a i 1 2 2 4 1o g s a d a i 简介。1 2 2 4 2o g s a d a i 组件及相关概念13 2 5 本章小结l5 第3 章制造网格下数据资源集成系统的设计分析1 6 3 1 数据集成技术的选择16 3 2 制造网格下数据资源集成系统( d r i s m g ) 的设计1 7 3 2 1d r i s m g 系统模型体系结构1 7 3 2 2d r i s m g 系统功能分析1 9 3 2 3d r i s m g 系统用户角色2 0 3 2 4d r i s m g 系统网络拓扑2 0 i v 桂林理工大学硕士学位论文 3 3 本章小结2 1 第4 章制造网格数据资源集成实验平台的搭建2 2 4 1 制造网格数据资源集成实验平台的目标2 2 4 2 实验环境和支持工具2 3 4 2 1 实验环境2 3 4 2 2 支持工具介绍2 4 4 3 基本实验平台组建2 5 4 3 1 安装支持工具2 5 4 3 2 安装g t 4 2 6 4 3 3 安装s i m p l e c a 。2 7 4 3 4 申请h o s t 证书2 7 4 3 5 申请用户证书_ 2 8 4 4 部署o g s a d a i 。3 0 4 4 1o g s a d a i 部署方式的探讨3 0 4 4 2o g s a d a i 默认部署方式31 4 4 3 改进后的o g s a d a i 部署方式3 5 4 5 制造网格数据资源集成系统实验平台测试4 2 4 6 本章小结4 8 第5 章制造网格下数据资源集成系统关键模块设计：4 9 5 1 用户请求处理流程分析4 9 5 1 1o g s a d a i 服务和资源4 9 5 1 2 用户请求执行过程5l 5 2 制造网格数据资源访问服务的设计。5 3 5 2 1 数据库资源访问服务组的设计5 3 5 2 2 关系数据资源和x m l d b 数据资源之间数据转换的实现5 8 5 2 3 文件传输服务组的设计6 2 5 3 本章小结6 5 第6 章制造网格下数据资源集成原型系统的实现6 6 6 1 原型系统应用背景6 6 6 2 原型系统的开发环境和网络拓扑6 6 6 2 1 原型系统开发环境6 6 6 2 2 原型系统网络拓扑6 6 6 3 原型系统体系结构6 7 6 4 制造网格数据库资源访问服务组的实现6 8 v v i 桂林理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题研究的背景和意义 1 1 1 本课题研究的背景 随着网络经济的快速发展和经济全球化浪潮的不断推进，制造企业的制造 环境和生产方式发生了根本性的变化。制造业面临着全球性的市场、资源、技 术和人员的竞争。产品需求的快速变化使得市场更加多变和无法预测，迫使企 业必须以新的经营模式和生产方式去应对快速变化的市场。技术创新能力和对 市场的快速反应能力已成为企业赖以生存的重要因素。实现产品的设计阶段和 生产过程的信息化、网络化是提高制造企业市场应变能力的关键所在【i 】。 网格技术【2 儿3 】被称为下一代的因特网技术，它是借鉴电力网的概念提出来 的，希望网络上的资源能够像电和水一样方便的获取，即实现即插即用，能够 提供与地理位置无关、与具体计算设施无关的通用计算能力。由于网格技术实 现了互联网上计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资 源、设备资源的全面共享，消除了信息孤岛和资源孤岛，为实现全球范围内制 造资源的全面共享和协同工作提供了契机，于是产生了一种新的网络化制造模 式一制造网格【4 j 。 制造网格是网格技术在制造业中的具体应用，它通过统一的网格平台为制 造企业提供可靠、高效的制造服务，以网格节点的形式将分散在互联网上的闲 散资源、优势资源等其他所有资源进行封装，并向用户提供统一的资源访问入 口和透明的资源服务，利用网格提供的资源搜索功能和信息服务，能够针对应 用要求，可以在全球范围内快速形成资源配置系统，满足制造企业对资源共享 的需求【5 1 。 制造网格中的资源特别是数据资源种类繁多，并且制造企业对不同数据资 源的需求也是在不断地发生变化，比如由于企业业务流程的变更造成的所需数 据资源的变化等。同时这些数据在表示形式和存储格式上也存在着差异。有的 数据存储在数据仓库或者关系数据库中；有的数据以x m l 文档的形式或普通文 件的形式存储在文件系统中：有的数据采用x m l 原生数据库进行存储；还有的 数据以分布式数据库的形式进行存储。如果针对每种数据采用不同的访问方式， 不仅用户无法接受，而且也很难实现各种数据资源的全面共享。所以制造网格 必须对各种存储系统进行抽象，形成统一的数据抽象模型，为不同种类的数据 提供统一的数据访问接口。 桂林理工大学硕士学位论文 制造网格的核心思想就是实现全面的资源共享和协同工作 6 1 。因此，在制 造网格环境下如何有效的实现制造资源尤其是数据资源的共享是制造网格能否 成功的重要因素之一。本文正是在这种研究背景下开始了对制造网格环境下的 数据资源集成系统的研究。 1 1 2 本课题研究的意义 本选题以基于网络的制造产品协同设计关键技术研究项目为支撑，该 项目针对广西设计制造资源较贫乏的特点，结合网络化制造技术的发展趋势和 广西制造业信息化建设的总体规划研究所需，面向中小企业的实际需要，对基 于网络的制造产品协同设计关键技术进行研究。 该研究项目重点探讨和研究的内容包括：基于网格的协同设计模式及其体 系结构；基于网格的资源封装、管理和应用服务技术；基于网格的数据资源集 成技术；基于网格的协同设计任务规划调度技术等。本课题的研究目的是为解 决广西区设计制造软件和人力资源贫乏、区域分布不平衡、利用不充分等问题， 对广西区的网络化设计制造技术起到一定的完善和补充作用。 本论文选取制造网格下的数据资源集成系统作为研究的重点内容，通过对 网格中间件g l o b u s 、制造网格服务开发技术和制造网格下数据资源集成技术的 研究，构建基于网格的数据资源集成实验环境，在此环境中实现制造网格数据 资源集成服务的开发，为制造网格应用系统实现异构、分布的数据资源的透明 访问提供支持。 本课题研究面向中小型制造企业，针对广西制造业信息化推广应用的需要， 结合实际科研项目，论文研究有一定的学术意义和使用价值。 1 。2 本课题的来源 本课题来源于广西制造系统与先进制造技术重点实验室开放课题：基于网 络的制造产品协同设计关键技术研究。该课题作为桂林理工大学制造业信息化 重点实验室承担的广西区科技计划重点项目：面向中小型企业的网络化制造异 地协同设计平台研究与建设研究的延伸，重点研究制造网格环境下的数据资源 集成的关键技术。 1 3 制造网格研究现状 网格的核心概念是资源共享和虚拟组织中的协同问题求解。制造网格在网 格技术基础之上建立虚拟制造组织，通过网络将分散在不同企业和组织中的各 2 桂林理工大学硕士学位论文 种异构资源进行封装和集成，提供协同工作支持环境，实现更广泛的共享资源 和进行协同制造，已经逐渐发展为网络环境下的一种新的制造模式。 国外对制造网格方面的研究较早，在1 9 9 5 年c a c r e s e a r c h 的s a v o l a i n e n 等人在文献 7 】中介绍了网格技术在计算机集成制造( c h m ) 中的应用。2 0 0 4 年 宾夕法尼亚大学的r o b i ng q i u 在文献【8 】中从半导体芯片的制造生产角度出发， 提出了一个制造网格模型及其工作模式，并建立了一个简单的应用原型系统【9 】。 最早进行制造业领域网格研究的项目是美国国家航空航天局( n a t i o n a l a s r o n a u t i c ss p a c ea n da d m i n i s t r a t i o n ，n a s a ) 和美国自然科学基金会( t h e n a t i o n a ls c i e n c ef o u n d a t i o n ，n s f ) 的联合研究计划信息动力网格( i n f o r m a t i o n p o w e rg r i d ，i p g ) ，i p g 1 0 计划是支持网络化制造中设计仿真活动的网格技术应 用，其目的是建立一个完全分布式的计算资源和数据资源的管理环境。 此外还有欧盟的s i m d a t 研究计划【1 1 】、欧盟的g e o d i s ep r o j e c t 项目【1 2 】、 日本国家高级工业科技学会( a i s t ) 提出的基于网格的a s p 架构【b 】等等，都从 不同的方面将网格技术应用到制造业中。 制造网格下的数据资源共享与集成技术方面的研究目前仍比较少，有的学 者通过构建基于g l o b u st o o l k i t 3 和j x t a 的制造网格框架来实现处于不同子网 的异构c a d 数据的共享【1 4 1 ，但其仅对单一的异构零部件c a d 数据的收集和传 输问题进行了研究，而对于其他数据资源的共享问题则没有涉及，具有一定的 局限性。还有的学者仅对制造网格下数据管理相关技术进行了描巡1 5 】，并未给 出切实可行的制造网格数据资源共享方案。本文在以上文献研究的基础上，对 o g s a d a i 进行改进和封装，提出了一个基于o g s a d a i 的制造网格下数据资 源集成系统模型，并通过构建原型系统证明该模型的有效性，促进了制造网格 技术的发展和应用。 1 4 论文主要内容 根据制造网格环境下数据资源集成系统设计的需要，对制造网格技术、数 据资源集成技术、网格服务开发技术进行了深入的分析和研究，利用网格中间 件g l o b u s 、网格下数据访问与集成中间件o g s a d a i 构建一个网格环境下的数 据资源集成实验平台，并在此平台上实现了本文所提出的制造网格下的数据资 源集成系统模型的原型系统，在整个的研究和设计过程中，主要做了以下工作： ( 1 ) 在分析制造网格体系结构的基础之上，深入研究网格的实现工具包 g l o b u st o o l k i t4 。完成了g l o b u s 网格中间件、数据库p o s t g r e s q l 、安全代理证 书m y p r o x y 、网格下的数据访问与集成中间件o g s a d a i 等网格平台支撑软件 和组件的安装、配置和测试。 桂林理工大学硕士学位论文 ( 2 ) 分别在w i n d o w s 和l i n u x 下实现网格平台的构建和服务的发布，构建 了一个局域网网格试验平台，并在该平台上进行数据资源集成系统的研究和开 发。 ( 3 ) 在对目前传统数据集成技术和网格下的数据集成技术的研究的基础之 上，并结合制造网格的实际应用情况，给出一个制造网格下的数据资源集成系 统模型。 ( 4 ) 对网格下数据资源集成中间件o g s a d a i 和基于g l o b u s 的网格服务 开发流程进行深入的探讨和研究，在所构建的网格数据资源集成平台之上进行 制造网格数据资源集成服务的开发。 ( 5 ) 在所开发的制造网格数据资源集成服务的基础之上，完成制造网格下 数据资源集成原型系统的实现。 1 5 论文组织结构 本论文共分为七章，各章的内容安排如下： 第一章：绪论。简要介绍课题的研究背景、制造网格的发展现状、课题的 来源、论文的主要研究内容和论文组织结构。 第二章：制造网格及数据集成相关技术。论述了课题研究工作中的理论基 础和实现技术。其中理论基础包括网格体系结构、制造网格体系结构，实现技 术包括有g l o b u s 网格中间件、o g s a d a i 数据集成与访问中间件。 第三章：制造网格下数据资源集成系统的设计分析。制造网格下数据资源 集成系统模型的提出、系统中各个功能模块的描述和用户角色的分析。 第四章：制造网格数据资源集成实验平台的构建。详细说明了l i n u x 系统 下g l o b u s 、s i m p l e c a 、o g s a d a i 的部署和数据资源的部署，以及o g s a d a i 数据资源管理器的实现。并且最后对该实验平台进行了测试。 第五章：制造网格下数据资源集成系统关键模块设计。对数据资源集成系 统用户请求处理流程进行分析，详细设计了制造网格数据资源访问服务组和文 件传输服务组。 第六章：制造网格下数据资源集成原型系统的实现。对数据库资源访问服 务组和文件传输服务组进行了实现，并对数据资源集成原型系统进行了实现。 第七章：总结和展望，总结本文所作的工作，针对项目研究提出下一步工 作的设想。 4 桂林理工大学硕士学位论文 第2 章制造网格及数据集成相关技术 2 1 网格体系结构 网格体系结构作为一种描述网格构建的技术，主要阐述了用来划分系统的 基本组件，指定系统组件的目的和功能，说明组件之间如何相互作用，规定了 网格各部分相互的关系与集成的方法。可以说，网格体系结构是网格的骨架和 灵魂，是网格技术中最核心的部分。目前比较重要的网格体系结构是开放网格 服务体系结构( o p e l lg r i ds e r v i c ea r c h i t e c t u r e ，o g s a ) 和w e b 服务资源框架 ( w 曲s e r v i c er e s o u r c ef r a m e w o r k ，w s r f ) 。下面将详细介绍这两种网格体系 结构。 2 1 1 开放网格服务体系架构( 0 g s a ) 开放网格服务体系架构( o p e ng r i ds e r v i c ea r c h i t e c t u r e ，o g s a ) 是全球网 格论坛于2 0 0 2 年6 月公布的重要网格标准建议，是一组基于现有开发标准的技 术规格和标准。它是网格技术与w e bs e r v i c e 技术相结合的产物，是目前继网格 早期的五层沙漏结构之后最重要的网格体系结构，被称为下一代网格结构。 o g s a 最突出的思想就是以“服务”为中心，将一切都抽象为服务。计算 机、程序、数据、仪器设备等资源都用服务来表示，使得网格中对资源的共享 表现为对服务的共享，用户通过这种思想使得网格用户可以通过统一的标准接 口来管理和使用网格。o g s a 中包括两个关键技术：网格技术和w e b 服务技术。 w e b 服务提供了一种基于服务的框架结构，然而w e b 服务本身的无状态性并不 能满足网格环境中应用的需求，因为在网格环境下有大量的需求需要服务保持 状态信息。在一般的w e b 应用中，需要保存状态的最典型的例子就是购物车， 保存应用程序的状态信息通常需要借助其他的工具，例如数据库、c o o k i e 、x m l 文档和会话端处理机制。但这些方法都不能被应用到网格环境中，因为这使得 在进行任何操作之前必须要花费很多的代价。为了使w e b 服务能够适应网格环 境，o g s a 对w e b 服务进行了扩展，提出了有状态的w e b 服务即“网格服务 的概念。网格服务提供了一组接口，用于解决服务发现、动态服务创建、服务 生命周期管理等与临时服务有关的问题。 o g s a 架构包括四个层次，自底向上分别为：资源层( 包括物理资源和逻 辑资源) 、w e b 服务以及定义网格服务的o g s i 扩展、基于o g s a 架构的服务、 网格应用程序。o g s a 体系结构【1 6 j 如图2 1 所示。 5 桂林理工大学硕士学位论文 团四团团口四 图2 1o g s a 体系结构 ( 1 ) 资源层：资源层包括物理资源和逻辑资源。物理资源包括服务器、存 储器和网络。逻辑资源通过对物理资源进行虚拟化和聚合后为上层提供更多的 功能。 ( 2 ) w e b 服务层：w e b 服务层位于逻辑资源层之上。o g s a 规定所有的网 格资源都被建模为服务。 ( 3 ) 基于o g s a 架构的w e b 服务层：w e b 服务层及其o g s i 扩展为下一 层提供了基础设施：基于架构的网格服务。 ( 4 ) 网格应用程序层：随着网格中间件的逐渐成熟和广泛的应用，越来越 多的基于网格架构的服务被不断地开发出来，而基于这些网格服务的网格应用 程序也将会出现和被应用。这些用于不同领域的网格应用程序就构成了网格应 用程序层。 2 1 2w e b 服务资源框架( w s r f ) o g s i 通过封装资源的状态，将具有状态的资源建模为w e b 服务，然而由 于其在单个规范中定义的内容太多，所涉及的接口和操作与服务数据紧密耦合， 通用性差，从而不能与w e b 服务较好的融合。于是为了解决o g s i 和w e b 服务 之间存在的矛盾，2 0 0 4 年g l o b u s 联盟和i b m 推出了基于w s a d d r e s s i n g 协议 的w e b 服务资源框架( w e bs e r v i c er e s o u r c ef r a m e w o r k ，w s r f ) 。 w s r f 是对o g s i 的重构和改进，致力于开发新的w e b 服务标准以及对基 于o g s i 的网格实现和应用进行改进u 7 1 , w s r f 采用了与网格服务完全不同的 定义：资源是有状态的，服务是无状态的。它将网格服务和资源状态分离开来， 将资源状态保存到资源文件中，w e b 服务通过w s r f 提供的工具实现对资源状 6 桂林理工大学硕士学位论文 态的访问。w e b 服务和有状态的资源之间的关系可以描述为： w e b s e r v i c e + r e s o u r c e = w s r e s o u r c e 。w s r e s o u r c e 是由w s r f 框架中包含的5 个标准化的技术规范来管理。这些规范定义了w e b 服务和一个或多个有状态的 资源之间的关联方法，描述了定义资源状态的视图，以及w e b 服务与状态资源 相关联的类型定义的方法，描述了如何通过w 曲服务接口来访问状态资源的状 态，定义了状态资源分组( g r o u p i n g ) 和寻址( a d d r e s s i n g ) 相关的机制。这五个技 术规范分别为【1 8 】： ( 1 ) w e b 服务资源生命周期管理机制( w s r e s o u r c e l i f e t i m e ) ：w e b 服务 资源的析构机制，包括消息交换，它使请求者可以立即或者通过使用基于时间 调度的资源终止机制来销毁w e b 服务资源。 ( 2 ) w e b 服务资源属性机制( w s r e s o u r c e p r o p e r t i e s ) ：定义了与w e b 服 务相关的s t a t e f u l 资源以及用于检索、更改和删除w e b 服务资源属性的操作。 ( 3 ) w e b 服务资源可更新参考机制( w s r e n e w a b l e r e f e r e n c e s ) - 定义了 w e b 服务寻址( w s a d d r e s s i n g ) 端点引用( e n d p o i n tr e f e r e n c e ) 的常规修饰 ( c o n v e n t i o n a ld e c o r a t i o n ) ，该w e b 服务寻址端点引用带有策略信息，用于在 端点引用变为无效的时候重新找回最新版本的端点引用。 ( 4 ) w e b 服务资源服务组机制( w s s e r v i c e g r o u p ) ：定义了通过异构引用 集合访问w e b 服务的接口。 ( 5 ) w e b 服务资源错误处理机制( w s b a s e f a u l t s ) ：该机制定义了当w e b 服务消息交换中返回错误( f a u l t ) 的时候所使用的基本错误x m l 类型。 2 2gio b u s 和g lo b u st o oikit 2 2 1g io b u s 项目简介 g l o b u s l l 9 】项目是目前国际上最有影响力的与网格计算相关的项目之一。其 最初目的是通过使用高性能网络将美国境内的高性能计算机进行连接来提高高 性能计算机的使用效率，它主要致力于以下四个方面的研究工作：网格的基础 理论和关键技术方面的研究、网格软件以及工具的开发、网格试验平台的建立 和网格应用的开发【2 。 g l o b u s 联盟是由多个研究网格相关技术的组织和个人组成的社会团体，他 们以发展和推广网格相关技术为目的。这些组织中包括有美国a r g o n n e 国家实 验室、美国南加州大学信息科学学院，芝加哥大学，爱丁堡大学等。g l o b u s 联 盟最大的贡献就是开发出来了网格工具包( g l o b u st o o l k i t ) 。 桂林理工大学硕士学位论文 2 2 2g l o b u st o o i k i t g l o b u st o o l k i t 由g l o b u s 联盟开发，是一个实现了网格技术的开源工具包， 为构建网格系统和网格应用提供了丰富的工具软件。它可以使人们在保持自身 资源自治性的同时对网格上的计算能力、数据库以及其它工具进行跨地区的安 全访问。 g l o b u st o o l k i t 目前应用最为广泛的版本为g l o b u s 4 0 ，它对w s r f ( w 曲 s e r v i c er e s o u r c ef r a m e w o r k ) 和w s n ( w s n o t i f i c a t i o n ) 标准进行了实现，而 且包含了对一些重要授权标准的支持，遵守最新的w e bs e r v i c ei n t e r o p e r a b i l i t y o r g a n i z a t i o n ( w s i ) w e b 服务标准，使其能在不同的环境之间提供最大的互操 作性。g t 4 中大部分的组件是基于w e b 服务的实现，但是为了兼容性和迁移的 原因，其中还有一些不是基于w e b 服务的实现。o g s a