（计算机应用技术专业论文）基于组件模型的网格门户的设计与实现.pdf

基于组件模型的网格门户的设计与实现 摘要 传统网格门户往往作为网格项目或者网格中间件研发的一部分，具有很大的依赖 性，不容易进行独立开发。随着大量网格门户的开发，进行了很多重复性工作，造成 了大量人力、物力的浪费，严重影响了网格计算的推广。为了解决这个问题，提高网 格门户开发的效率，本文提出了基于组件模型的网格门户的开发方案。 网格计算和传统门户技术的发展给基于组件的网格门户架构的提出奠定了坚实 的技术基础。该架构共分为四层：资源层、网格基础服务层、网格门户组件层和表现 层。其中网格门户组件层和表现层是该架构的核心。通过引入网格门户组件层，我们 实现了门户开发中w e b 层和网格基础服务层的松散耦合。表现层基于j s r - 1 6 8 标准， 定义了组件的外观和交互流程，使得组件可以在不同的门户服务器间移植。资源层和 网格基础服务层由网格体系结构给出定义。 通过对大量网格门户的观察，我们总结了网格门户的核心功能，在网格门户组件 层实现了四个核- 1 1 , 组件：安全组件，资源监控组件，服务管理组件和数据管理组件。 组件的实现充分考虑了现有网格技术的发展，实现了表现层的接口。通过定义良好的 网格中间件接口，组件可以不依赖于具体的网格中间件系统，实现了组件的可移植性。 与传统网格门户开发相比较，基于组件模型的网格门户开发在开发效率、可扩展 性和可移植性方面都有着明显的优势。通过性能比较测试，发现其性能损失也可以保 持在有效的范围内。 最后本文对基于组件模型的网格门户方案进行了总结，并对该方案的下一步发展 进行了讨论。 关键词：组件；网格门户；s 0 a ；p o r t i e t t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fg r i dp o r t a i b a s e do nc o m p o n e n tm o d ei a b s t r a c t 舡t h ei n t e r n a lp a r to f t h eg r i dp r o j e c to rg r i dm i d d l e w a r e ，t h et r a d i t i o n a l 面d p o r t a l i sh i g h j yd e p e l l d e n to np r o j e c to rm i d d i e w a r ea n dh a r dt ob ed e v e l o p e do ni t so w n , w i t h t h ed e v e l o p m e n to f 鲥dp o r t a l s , p l e n t yo fr e p e t i t i o nh a sb e e nd o n e ，w h i c hb r o u g h tg r e a t w a s t ea n di n f l u e n c e dt h eg e n e r a l i z a t i o no f g r i dc o m p u t i n g s e r i o u s l i no r d e rt os o l v et h i s p r o b l e ma n di m p r o v et h ed e v e l o p m e n te f f i c i e n c yo fg n dp o r t a l , w ep r e s e n tan f f wg r i d p o r t a ld e v e l o p m e n ts o l u t i o nb a s e do nc o m p o n e n tm o d e l t h ep r o g r e s so fg r i dc o m p u t i n ga n dt r a d i t i o n a lp o r t a lt e c h n o l o g yp r o v i d e ss t r o n g s u p p o r t st ot h ea i v a n c eo fg r i dp o r t a la r c h i t e c t u r eb a s e do nc o m p o n e n tm o d e l ( g p o r t a l - c m ) t h i sa r c h i t e c t u r ec a nb ed i v i d e di n t of o u rl a y c t s ：r e s o u r c el a y e r , g r i d s e r v i c el a y e r , g r i dp o r t a lc o m p o n e n tl a y e ra n dp r e s e n t a t i o nl a y e r t h e 鲥dp o r t a l c o m p o n e n tl a y e ra n dp r e s e n t a t i o nl a y e ri st h ek e yp a r to f t h i sa r c h i t e c t u r e w i t hg r i dp o r t a l c o m p o n e n tl a y e r , w em a k et h ew e bl a y e ra n dt h e 鲥ds e r v i c el a y e rl o o s e - c o u p l i n g t h e p r e s e n t a t i o ni sc o m p l i a n tw i t hj s r - 1 6 8a n dd e f i n e st h ea p p e a r a n c ea n di n t e r a c t i o n p r o c e d u r eo ft h ec o m p o n e n t s i ta l s om a k e st h ec o m p o n e n t sp o r t a b l eb e t w e o nv a r i e t i e so f p o r t a ls e r v e r s t h er e s o u r c el a y e ra n d 鲥ds e t p i e , l a y e ra r cd e f i n e db yg r i di n f r a s t r u c t u r e w i t hl o t so f o b s e r v a t i o no f 鲥dp o r t a l ，w es u m m a r i z e dt h ek e yf u n c t i o n so f g r i dp o r t a l i nt h e 鲥dp o r t a l c o m p o n e n tl a y e rw ei m p l e m e n t e df o u rk e yc o m p o n e n t s ：s u r i t y e n m p o n e n l 黝i i r c em o n i t o r i n gc o m p o n e n t , 取州c em a n a g e m e n tc o m p o n e n ta n dd a t a m a n a g e m e n tc o m p o n e n t i nt h e i m p l e m e n t a t i o n o fc o m p o n e n t sw e g a v ef u l l y c o n s i d e r a t i o no fp r e s e n t 鲥dt e c h n o l o g yp r o g r e s sa n di m p l e m e n t e dt h ep r e s e n t a t i o nl a y e r i n t e r f a c e t h r o u g hw e l l - d e f i n e dg r i dm i d d l e w a r ei n t e r f a c e ，c o m p o n e n t sa l en o td e p e n d e n t i i o ns p e c i f i c 断dm i d d l e w a l e ，s ot h e ya l ep o r t a b l e c o m p a r i n gw i t ht r a d i t i o n a l 鲥dp o r t a ld e v e l o p m e n t ，c o m p o n e n t b a s e d 鲥dp o r t a l d e v e l o p m e n th a sa p p a r e n ta d v a i l c 璐i nd e v e l o p m e n te 硒c i c y ，s e a l a b i l i t ya n dp o r t a b i l i t y p e r f o r m a n c ee x p e r i m e n td a t as h o w st h a tt h el o s i n go ft h ep e r f o r m a n c ec a nb el i m i t e di na v i r t u a ls c o p e f i n a l l y , w eg a v et h es u m m a r i z a t i o no ft h ec o m p o n e n t - b a s e d 舒dp o r t a ld “e l o p m e n t s o l u t i o n , a n dd i s c u s s e dt h ef u r t h e rd e v e l o p m e n to f t h i ss o l u t i o n k e y w o r d s ：c o m p o n e n t ；g r i dp o r t a l ；s o a ；p o r t l e t 1 1 1 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本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，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含未获得5 洼! 塑显直墓熊益蔓挂别壹塑 笪! 盔拦卫窒! 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：孤蔺l 妃 签字日期：神碚年土月肛日 学位论文版权使用授权书 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复印件和磁盘，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。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：次嚷一壹， 签字日期：沙石年堂月彤目 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 导师签字： 签字目期： 电话 邮编 基于组件模型的网格门户的设计与实现 1 引言 本章首先简要阐述了本论文的研究背景，然后通过参考国内外关于网格门户 的相关研究工作和成果，指出了网格门户开发中存在的问题。最后，本章总体描 述了论文的主要研究内容和组织结构。 1 1 研究背景 从分布式计算、高性能计算到网格计算的发展，反映了科研和商业领域对计 算资源的迅猛需求f 1 】【2 】【3 】。网格是把整个i n t e r n e t 整合成一台巨大的超级计算机， 实现各种资源的全面共享，更好地管理网上的资源，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问题，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。 网格技术带给人们前所未有的共享能力，并因此提出计算将作为一种基本的 公共产品为大众所使用。为了达到这个目标，需要大力发展对网格使用模式的研 究，提高网格的易用性，降低网格使用的门槛，释放大众对网格资源的需求，这 是网格技术普及的关键因素【4 】【5 】 早期的网格项目纷纷开发了自己的网格门户，基本实现了网格访问的易用 性。网格门户通过浏览器实现了对网格底层基础设施的访问，提高了服务质量， 屏蔽了网格底层的复杂性网格门户技术作为网格计算的访问层技术的实现，它 同时融合了网格计算和门户技术的力量。随着网格计算和门户技术的发展，网格 门户技术也在不断的发展，在提供网格易用性的同时，也逐渐提出了对网格门户 开发的可扩展性、可移植性等方面的要求。网格门户技术的发展就是不断的从传 统门户技术的发展中汲取经验和教训，适应网格计算的自身特点，结合网格技术 的最新发展，充分挖掘网格计算的潜力，为网格用户提供高质量的服务【6 1 1 2 国内外相关研究工作 参考网格项目的开发可以更好的理解网格门户技术的发展，所以首先参考了 几个比较有代表性的项目： 基于组件模型的网格门户的设计与实现 c y b e r i n f r a s t r u c t u r e 项卧7 】：该项目是由美国国家科学基金会( n s f ) 计 划资助的，目的是建立一个超级计算资源的集成系统，为广大科学家和 工程师所共享。该项目开发了h o t p a g e 网格门户，该门户主要是采用传 统的c g i 技术，直接通过w e b 系统连接高性能计算资源，缺乏面向服务 的特性。该门户主要实现了对计算资源的监控和任务递交等功能【8 】。 中国教育科研网格( c h i n a g r i d ) 项目【9 l ：该项目的目标是把分布在教育 与科研网上自治的、异构的海量信息资源集成起来，实现c e i 州e t 环境下 资源的有效共享，消除信息孤岛。c h i n a g r i d 开发了基础支撑的网格核 心中间件t h i n a g r i d 公共支撑平台( c g s p ) 。其中网格门户作为c g s p 的一个重要组成部分，是c h i n a g r i d 普通用户使用服务的最终入口。c g s p 网格门户的开发使用了面向服务技术，实现了基于门户的服务包装，服 务管理和调用功能【1 0 l 。c g s p 网格门户代表了面向服务的网格环境的发 展，但是实现较为复杂，模块划分混乱，整体性能不佳。 从上面两个代表性的网格项目的开发中，可以看出，为了提高网格项目的可 用性，大的网格项目内部一般都要开发网格门户系统。依附于大的网格项目的网 格门户系统跟整个网格项目是紧祸合的，所以这种网格门户并不能算做独立的网 格门户的技术，没有提到与网格中间件对等的高度进行研究，跟随着网格中间件 系统的发展而发展，并且有时软件的更新会带来的不兼容性。最重要的是，在整 个网格项目中，网格门户的研发还处于边缘位置，没有推出相应的规范和架构来 指导网格项目或者网格中间件的网格门户的研发。 随着网格技术的发展，尤其是对网格中间件系统的大量研发之后，相应标准 的网格中间件系统的实现技术渐渐成熟，对网格门户的开发和使用提出了新的需 求，出现了专门针对网格门户技术的研究，主要是推出了网格门户开发工具包， 比较有代表性的项目有： 网格门户开发包项目( g r i dp o r t a ld e v e l o p m e n tk i tg p d k ) 【1 1 】： g p d k 采用了三层架构，中间层使用j a v as e r v l e t 和j a v ab e a n 技术作为主要 的控制模块和数据包装模块，通过不同的协议或者a p i 调用不同的网格 模块。最终用户通过h t t p s 访问经过封装的网格功能。g p d k 是基于g l o b u s t o o l k i t2 开发的， g p d k 实现了j a v a 对g t2 的接口类，通过封装简化 2 基于组件模型的月格门户的设计与实现 了对g t2 网格中间件的访问随着新的网格中间件的研发，g p d k 已经 不再更新，但是g p d k 的研发却影响了后续g t 系列网格中间件的研发， g ty 3 和g tv 4 中都配备了j a v ac o g 开发包( j a v ac o m m o d i t yg r i dk i t ) 【”】，主要实现j a v a 程序访问网格中间件系统的功能模块。所以g p d k 的 思想依然是传统的网格门户开发思想，仍然是网格中间件的组成部分， 不过由于g t 系列的网格中间件的广泛使用，使得g p d k 能够独立于g t 而存在。 g r i d s p h e r e 项目 1 2 1 ：该项目专门为网格门户的开发提供了一个框架， 6 r i d s p h e r e 采用了p o r t l e t 技术，主要是开发p o r t l e t 运行库，为网格 门户的开发提供运行时环境，用户可以采用g r i d s p h e r e 提供的开发框架 开发网格门户和w e b 门户，所以该项目是比较通用的开发框架，并非完 全针对网格门户的开发。 总结上面两个有代表性的项目，可见，网格门户开发包的研究主要是从两个 方面入手，着手解决两方面的问题： 提供网格门户开发中所需要的网格中间件连接程序。主要是针对不同的 网格中间件( 比如g t 系列，c o n d o r ，p b s 等) 提供不同的连接库，重点 是实现网格门户开发的后台程序库，连接网格系统中间件，对于门户开 发的前端( 也就是表现层) 没有提供支持目前的研究主要是着力解决 对网格中间件的依赖性，提供更强的独立性，这主要依靠网格中间件的 标准的统一来实现。 提供网格门户开发框架。主要是解决网格门户中的前端开发工作，定义 了很多关于表现层的内容。门户开发框架方案统一了门户的前端开发， 没有参与后台连接程序的实现。 1 3 网格门户开发中存在的问题 通过分析网格和网格门户技术的发展，参考国内外的相关研究，我们发现网 格门户的开发主要存在下面的问题： 对网格项目的依赖性：重大的网格项目往往开发相应的网格门户，这种 网格门户具有完全的依赖性，是整个网格项目的组成部分，并且不能分 离，具有紧耦合性。 基于组件模型的舟格门户的1 殳计与实现 对网格中间件的依赖性：随着网格门户开发技术从网格项目中独立出来， 网格门户开发工具包的研发又往往依赖于网格中间件的开发，为不同的 网格中间件开发网格门户要使用不同的网格门户开发工具包，降低了网 格门户开发的效率和可移植性。 网格t 7 p 的可移植性：由于上面的两个依赖性，导致现在网格门户基本 上不具有可移植性。 网格门户开发的重复性：网格门户的开发是不可以移植的，所以会产生 网格门户开发过于频繁的现象，随着网格项目或者网格中间件的变革， 网格门户可能都要重新开发。 因此，虽然网格门户的开发已经从网格项目中独立出来，但是网格门户的开 发还没有足够的影响力，缺乏一致的规范和架构，没有考虑可扩展性和可移植性， 存在简单的重复性，造成了大量人力和物力资源的浪费。 1 4 本文的主要研究内容 针对网格门户开发中存在的问题和当前网格计算和门户技术的最新发展，本 文主要做了以下两个方面的研究工作： 提出了基于组件的网格门户开发方案。组件技术给软件的开发带来了可 重用性，使用预先开发的组件可以大大提高软件的开发速度。与传统门 户的开发相比，网格门户的开发有其特殊性，可以采用组件的思路。通 过对大量网格门户的研究发现，网格门户的开发中存在核心模块，所以 我们可以预先开发核心网格门户组件，在核心组件的开发中要充分考虑 到组件的可移植性，然后通过组件的组合可以实现网格门户开发的可移 植性和可重用性，同时提高网格门户的开发效率，减少重复性的开发工 作。 给出了核心网格门户组件的设计和实现。在设计和实现核心组件的时候， 定义和实现了网格组件的前端和后端操作。对于组件的前端，采用了 p o r t l e t 技术，实现了组件前端的一致性，对于后端的设计充分考虑了 组件的移植性和扩展性，尽量不依赖于具体的网格中间件。所以本文给 出的门户核心组件具自良好的外观一致性，并且可以独立于网格项目和 网格中间件进行扩展。 4 基于组件模型的同格门户的设计与实现 1 5 本文的组织结构 第二章阐述了网格和网格门户技术的交互发展过程。正是由于网格技术的不 断标准化，给基于组件的门户开发提供了可能，门户开发的新技术p o r t l e t 实现 了外观的一致性，可以更好的满足网格门户组件对前端表现层的要求。 第三章给出了基于组件的网格门户的总体框架。结合网格门户开发的特殊 性，在网格基础服务层之上给出了网格门户组件层，封装了网格门户的核心功能 单元。该框架使得网格门户的开发具有可扩展性和可移植性。 第四章设计并实现了核心的网格门户组件，其中包括安全组件、资源管理资 源、服务管理组件、数据管理组件。最后阐述了扩展门户组件的设计问题。 第五章对基于组件的网格门户开发和传统的网格门户开发进行比较，主要是 从开发效率，网格门户性能，可扩展性和移植性等方面进行比较。 第六章是总结和展望，给出了本文的创新点，然后提出本文将来的发展方向。 基于组件模型的网格门户的设计与实现 2 网格与网格门户技术的发展 本章主要是阐述面向服务的网格系统架构，以及基于这个架构的网格门户的 开发技术。面向服务的技术使用服务的概念包装了网格系统的整个功能模块，提 高了网格系统的互操作性。p o r t l e t 和a j a x 技术丰富了网格门户的用户体验， 使得网格门户更加人性化。 2 1 面向服务的网格计算 随着网格计算在高性能计算领域的成功应用，也暴露出网格计算在互操作性 方面的弊端，资源的异构性使得中间件的设计和开发比较复杂，并且没有标准可 以遵循，各个不同的中间件的交互几乎是不可能，并且此时的网格技术还仅仅是 高校的研究项目，为了进入企业计算领域，网格必须采用标准的分布式解决方案， 为不同网格中间件的交互提供统一的平台。 面向服务的技术是分布式计算的最新解决方案，面向服务的技术不是为网格 开发，但是确为网格所利用，服务技术成了网格解决分布式系统架构的基础。传 统的计算网格采用面向服务的架构，形成了面向服务的网格计算环境【h 】。 2 1 1s o a 与w e b 服务 面向服务的体系结构( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) 是一个组件 模型，是分布式系统体系结构的一种形式，它把应用程序的不同功能单元( 称为 服务) 通过这些服务之间定义的良好的接口和契约联系起来。接口采用中立的方 式进行定义，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建 在各种这样的系统中的服务可以以一种统一的和通用的方式进行交互。它本质上 是服务的集合，通过服务间彼此通信，来构成松散耦合的系统【悯。 网格系统是一个典型的分布式系统，可以分解成若干个相对分散的单元，单 元之间进行简单的信息交换，而w e b 服务是一种基于一系列标准协议的分布式计 算技术，w e b 服务的核心是在大的异构网络上将各种应用连接起来，借助于w e b 标准u d d i 、w s d l 、) ( m l s o a p 等将i n t e r n e t 从一个通信网络进一步发展到一个应 用平台。w e b 服务为土机之间的通信提t 了一种透明的方法，可阱使用w e b 服务 方便地为网格系统传输任务、描述资源和配置信息、通信和分发网格信息，因此， 6 基于组件模型的网格门户的设计与实现 网格与w e b 服务之间的界限逐渐模糊，用w e b 服务开发网格系统就具有了一些无 可比拟的优势，其中包括：增强的兼容性和灵活性；通过消除数据交换的复杂性， 使跨平台开发成为可能；通过已有的h t t p 安全机制与防火墙的支持来提供安全 性；通过i n t r a n e t 或i n t e r n e t 访问网格组件的难度降低，这样就使得通信变 得容易，可访问性增强。 s o a 为基于服务的分布式系统提供了一个概念性的设计模式，它并没有涉及 到具体的实现细节w e b 服务的开放标准和松散耦合的特性，使得它成为s o a 的 最佳实现方式。但是s o a 并不局限于w e b 服务，c o r b a 、e j b 、d c o m 等技术都提 供了基于服务的应用程序开发和集成环境来实现s o a 网格计算作为一种分布式计算的形式，它可以利用分布式的特性和服务交互 的能力为s o a 系统提供计算支持，网格尽管内部实现了一个或多个服务，但是整 体对外表现为一个高性能计算服务，此时，s o a 系统是作为网格服务的消费者。 另一方面，网格本身也可以构建在s o a 基础之上，这时s o a 系统本身就是网格， 单个网格组件既可以使用w e b 服务进行通信，又可以以s o a 的方式进行交互，它 们以服务的方式构建应用程序级的s o a 模型。 2 1 2 开放网格服务架构( 0 g s j ) 随着计算机的快速发展，i n t e r n e t 产生了大量未被充分使用的计算能力。 在使用分布式计算资源领域出现了两个领导者，d i s t r i b u t e d n e t 1 6 1 和 s 盱i h 伽e l l l ：d i s t r i b u t e d n e t 专注于使用穷举的方法来解决加密字符串的 计算需求；s e t l h o m e 使得公众可以通过对无线电的峰值和正常信号的处理，加 入到寻找宇宙生命的巨大工程中。但是这些网格系统没有通用的标准，各不相同 如果只安装d i s t r i b u t e d n e t 客户机，您将无法处理甚至无法访问s e t i h o m e ， 反之亦然。这种封闭的，没有标准的网格环境实际上是限制而不是扩展了闲置计 算资源在网格服务中的作用。 正如上面所讨论的用w e b 服务开发网格系统具有了一些无可比拟的优势， 网格和w e b 服务的鸿沟正在不断的缩短，网格的本质是计算资源的联合加上这些 资源的虚拟化，从而达到加速应用程序处理的目的，网格的全部核心就是分布式 计算与资源管理。大批异构的资源组成了一个网格，重要的是，这些资源以众所 周知并且一致的方式进行交互和运转。正是这种交互以及不同资源所提供的组件 7 基于组件模型的网格门户的设计与实现 之间的互操作性，才是开放标准的需要，所以，g l o b a lg r i df o r u m 于2 0 0 2 年6 月制定了网格服务标准一开放网格服务架构c o p e ng r i ds e r v i c e s a r c h i t e c t u r e ，o g s a ) ，o g s a 通过定义适用于任何网格系统的基本网格应用程序 结构，解决了网格系统不同资源所提供的组件之间的互操作性。本质上，o g s a 标 准定义了什么是网格服务，网格服务可以傲些什么，以及网格服务所基于的技术 1 s 1 9 1 。 基于标准的网格应用程序具有两方面的主要优势。第一，网格技术的开发和 部署变得更加容易。第二，使用基于标准的系统可以提高互操作性和灵活性，并 将最终促成更大规模的网格，引导网格项且的更广泛应用。 o g s a 的主要目标是管理分布式异构平台上的资源，提供高质量的网格服务。 网格有着复杂的拓扑结构，网格资源的交互也往往是动态性的，因此网格必须提 供健壮的后台服务，比如授权、访问控制和委托等。o g s a 还为网格环境的自治 管理提供公共基础。网格可以包含许多资源，还有大量的配置组合、交互以及状 态与故障模式的改变。对于这些资源来说，自动调节与自治管理方式是必不可少 的。o g s a 还定义了开放的接口，它是一种由g g f 标准团体进行管理的开放式标 准。为了提供不同资源的互操作性，网格必须构建在标准接口及协议之上。为了 利用行业标准的集成技术，o g s a 选择了w e b 服务作为其集成技术。 0 g s a 是以服务为中心的网格体系结构，这里的服务所指的概念更广，包括 各种计算资源、存储资源、网络、程序、数据库等等，o g s a 中所要实现的就是 对服务的共享。为了使服务的思想更加明确和具体，o g s a 定义了网格服务( g r i d s e r v i c e ) 的概念。网格服务是一种w e b 服务，该服务提供了一组接口，这些接 口的定义明确并且遵守特定的惯例，解决服务发现、动态服务创建、生命周期管 理、通知等问题，参见图2 1 在o g s a 中，将一切都看作是网格服务，因此网 格就是可扩展的网格服务的集合。 基于组件模型的同格门户的设计与实现 图2 1 网格服务示意图 o g s a 是符合标准w e b 服务框架的。w e b 服务解决了发现和激活永久服务的问 题，但是在网格中，大量的是临时服务，因此o g s a 对w e b 服务进行了扩展，提 出了网格服务的概念，使得它可以支持临时服务实例，并且能够动态创建和删除。 图2 1 列出了网格服务的接口，其中只有g r i d s e r v i c e 接口是必需的，其它的接 口都是可选的。网格服务是由它们提供的能力来刻画的。一个网格服务实现一个 到多个接口，每一个接口定义了一些操作，这些操作通过定义好的一系列消息来 激活。 2 1 3 s l 和髂r f 开放网格服务基础设施( 0 p e ng r i ds e r v i c e si n f r a s t r u c t u r e ，o g s i ) 是 o g s a 用于描述概念的正式规范。o g s i 详细给出了一组服务原语，这些服务原语 定义了所有网格服务通用的核心行为。o g s i 引入了一种网格服务的交互模型。 通过提供发现、生命周期、状态管理、创建与销毁、事件通知以及引用管理的接 口，o g s i 为软件开发人员提供了一种统一的建模和与网格服务进行交互的方式 【2 0 】。不论开发人员正在开发的是网格眼务还是应用程序，o g s i 编程模型都会为 网格软件提供一种一致的交互方式o g s a 为了扩展w e b 服务定义了网格服务， o g s a 给出了网格服务的框架，o g s i 主要是给出了o g s a 的实现所以o g s a 是规 范，o g s i 是对规范实现的详细描述。 o g s i 的低性能使得o g s i 在w e b 服务界和网格界引发了很多讨论认为o g s i 9 基于组件模型的嗣格门户的设计与实现 需要重构和改写，以使得它更容易理解，并且必须和已有的w e b 服务部署与x m l 工具更好地结合【2 “。因为w e b 服务并不是绝对需要状态，没有必要直接将状态 嵌入网格或w e b 服务中，因此0 g s i 必须将服务识别与状态资源进行分离。 2 0 0 4 年初，也就是在推出0 g s i 半年后，g l o b u sa l l i a n c e 在g l o b u sw o r l d 大会上又发布了新的网格标准乳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 ) ，它是 最新的网格服务标准实现，由o a s i s 进行了规范化。同样，w s r f 也是对o g s a 规 范的详细实现的描述，并且改进了0 g s i 的种种问题。 w s r f 是表示有状态资源和w e b 服务之间关系的一种新方法，是网格技术与 w e b 服务相结合的具体体现。在w s r f 结构中的w e b 服务是一种运行在有状态资 源上的无状态服务。w e b 服务和有状态资源是分开的，w e b 服务是无状态的。从 本质上而言，w s r f 是一组w e b 服务规范，它从特定的消息交换和煳l 规范的角 度，定义了w e b 服务资源( w s r e s o u r c e ) 方法的表现形式。使用这些规范可以 构建w e b 服务和一个或者多个有状态的资源之间的关联关系。w e b 服务和有状态 资源之间的关系是以资源模式( r e s o u r c ep a t t e r n ) 的方式进行描述的，它定义 了有状态资源与w e b 服务进行消息交换的关联机制。这种机制可以分为静态和动 态两种：如果在执行前有状态资源就与w e b 服务相关联，那就是静态的关联机制； 如果有状态资源是在消息交换时与服务相关联，那么就是动态的关联机制 2 2 1 。 如图2 2 所示，为了实现o g s a 架构，w s r f 扩展了标准的b 服务，提供了 对有状态资源的支持，w s r f 和w e b 服务构成了0 g s a 的基本服务层，通过0 g s a 提供的各种标准网格服务，在应用层可以构造各种复杂的网格应用【2 3 1 。 g | 可御叫略“啊t h 抽帅删 删州脚0 g s 杠t 嘲啊d 聱i _ 赫_ 嘶i l - 崎w 誓誓 图2 20 g s a ，g t 4 ，骼l i f 和b 服务的层次图 l o 巍m 吐簟囊h 膏蛳- 细l 嘲 - 帕m 删 - s 帅 ，a i a 栩m g 州 j o b n 翻埘i 瞳 呐喇 皇 a hn 蜘懒嗍一- m 嘲 州_ 一钾溅 9 - 出r 矧i o 岫 删m 帅州删 8 m 出f 矧f v 日c i _ 一n p i 郸料竹4 l 每州h 蛔| l 基于组件模型的同格n 户的设计与实现 w e b 服务资源框架有六种w e b 服务规范组成，它们通过定义“w e b 服务资源 法”，在w e b 服务的上下文中实现对状态的建模和管理。这些服务规范包括： w s - r e s o u r c e l i f e t i m e 2 4 1 定义了w s - r e s o u r c e 的资源销毁机制，其中 包括允许请求方立即或使用基于时间的安排好的资源终止机制来折构资 源。 w s r e s o u r c e p r o p e r t i e s 【2 4 】定义了w s r e s o u r c e 的类型定义如何与w e b 服务的接口描述相关联，以及捡索、更改或删除w s - r e s o u r c e 属性的消 息交换过程。 w s n o t i f i c a t i o n 1 通过基于主题的发布订阅模式定义事件订阅和通 知机制。 w s r e n e w a b l e r e f e r e n c e s 2 6 1 定义了端点变为无效时，对需要检索端点 引用更新版本的策略信息的常规w s - a d d r e s s i n g 端点引用。 w s - s e r v i c e g r o u p 【2 7 1 定义了通过异质引用集合访问w e b 服务的接口。 w s b a s e f a u l t s1 2 8 为在w e b 服务消息交换过程中返回的错误信息定义 了基本的x m l 错误类型。 通过定义w s r e s o u r c e 【2 9 1 ，在w e b 服务的上下文中实现对状态的建模和管 理，w s - r e s o u r c e 被定义为由w e b 服务和有状态的资源构成的实体。w s r f 将服 务和有状态资源进行分离，这样既保持了网格或w e b 服务接口的无状态性，同时 又使之与独立的状态资源交互用这种方式，网格或w e b 服务就可以重新启动， 并重新与提供状态信息的外部组件连接3 0 1 2 1 4 面向服务的网格系统的体系结构 0 g s a 规范了面向服务的网格系统的体系结构，它是一个抽象的东西，里面 没有具体的内容，o g s i 是对o g s a 的主要方面的具体化，规范化。w s r f 和o g s i 是同一个层次的东西，w s r f 是吸收了w e bs e r v i c e 最新成果后，对o g s i 进行了 重构和发展，w s r f 给出了该体系结构的详细实现。 理解网格系统的体系结构是开发网格门户的基础，尤其是设计基于组件的网 格门户的基础。在基于o g s a w s r f 的网格体系结构中，利用服务的思想技术解决 了网格系统的分布式问题，大大简化整个网格系统的设计，使得整个网格系统层 次分明。面向服务的网格系统可以主要划分为三层，如图2 3 所示。 基于组件模型的同格门户的设计与实现 圈2 3 面向服务的网格系统的体系结构 资源层：主要是由各种机器平台构成，具有异构性和动态性，又可以分 为物理资源和逻辑资源，物理资源主要是各种硬件资源，包括计算资源、 存储资源和网络资源。逻辑资源主要是运行在各种平台之上的软件系统， 包括安全认证系统，文件系统、工作流系统、数据库系统、命名和消息 服务系统等，这些软件系统的设计和实现都是按照0 g s a 规范完成的，保 证了整个平台的可操作性。 服务层：包括w e b 服务层和基于0 g s a 架构的服务层在面向服务的网格 计算环境中，各种资源通过服务的形式对外提供，使用服务可以对计算 资源，存储资源，网格带宽等传统意义上的物理资源进行必要的包装， 形成规范定义的服务，根据o g s a 开发标准发布服务的调用接口。服务又 可以是粗粒度的服务和细粒度的服务，粗粒度的服务是通过组合不同的 细粒度的服务构成，所有这些服务层构成了整个网格环境的基本逻辑资 源，实现了对硬件物理资源、软件资源，业务过程的抽象。所有服务的 集合就是面向服务的网格计算环境。面向服务的网格环境的开发使用服 务作为应用的基本构建模块，服务组合使得应用的开发建立在底层面向 服务苯础架构之卜。利用服务自身的描述、发现和通信能力来开发应用。 w e b 服务层为上层提供了基础设施。可以构建基于0 g s a 架构的网格服务， 1 2 基于组件模型的同格门户的设计与实现 诸如网格核心服务、网格程序执行服务、网格数据服务、特定于领域的 服务等，其中网格核心服务由四种主要的服务类型组成：服务管理、服 务通信、策略管理、安全；网格程序执行服务是支持高性能计算、并行 计算和分布式协作的分布式任务执行网格模型所特有的，被实现为这类 服务的一部分的作业调度和工作负载管理原则，是网格计算和虚拟化处 理资源的能力的中心；网格数据服务用于支持数据虚拟化的概念，并提 供与多种类型的信息的分布式访问的相关的机制，包括数据库、文件、 文档、内容库和应用程序生成的流，网格数据服务使用诸如复制、缓存 和高性能数据移动布局的方法来利用和虚拟化数据，以便赋予应用程序 必需的跨分布式网格q o s 访问 应用层：基于o g s a 架构的服务不断被开发出来，使用一个或多个基于 o g s a 架构的服务的新型网格应用程序就构成了网格应用层。基于服务层 之上，提供了网格应用的开发平台。 网格门户是网格应用的一部分，所以网格门户的开发属于应用层的开发，但 是网格门户的开发有其特殊性，一方面它要充分挖掘网格的功能，同时又要向最 终用户提供一个高度易用的网格系统。作为应用层的系统开发，网格门户要同时 涉及到网格的服务层调用和w e b 表现层的设计。 2 2 网格门户( g r i dp o r t a i ) 技术 在c o m 时代，门户是一个很流行的概念，并非为网格所专用。它是指为用 户提供一组资源集合的集中接入。门户将多种资源的个性化信息显示在一个页面 中，从而使用户可以高效的获得资源接入而不需要分别单独访问多个站点去获得 资源简单的说，门户就是一个信息集成网站。早期的门户主要是企业门户，实 现企业的信息发布和内容管理。企业门户的主要目的是代替传统的方式来发布和 共享企业信息，这其中没有涉及到服务的提供功能，用户只能浏览各种信息，一 般不能参与到其中【3 1 1 。 网格技术的出现是为了解决系统功能层的连接，突破了w e b 技术所提供的内 容层的连接。网格技术包括各种复杂的实现部分：任务调度，安全管理，资源分 配，性能监控等等，所以网格技术对网格用户的要求非常高，早期的网格只能为 精通计算机的用户所使用，采用基于命令行的复杂人机界面，这样就限制了网格 基于组件模型的网格门户的设计与实现 的大规模使用。相比较，w e b 对用户的要求非常底，使得w e b 技术飞速发展，赢 得了大量的用户群，正是w e b 技术推动了企业门户的快速发展。为了推广网格的 使用，改变网格使用率低下的状况，网格界借鉴企业门户技术，提出了网格门户 技术。 网格门户技术本质上是使用w e b 技术递送网格服务，提高网格的易用性在 充分理解网格计算的基础上，网格门户技术还要借鉴传统的门户技术，提高网格 门户技术的开发效率。下面就讨论对传统门户技术产生巨大影响的p o r t l e t 技术 和a j a x 技术 2 2 1 门户组件技术- - p o r t le t 门户网站是由大量门户页面( p o r t a lp a g e ) 构成，门户页面用来呈现各种 信息，为了提商门户页面的重用性和进行更加有效的信息集成，门户页面还可以 进一步划分为页面组件，如图2 4 所示，每一个页面组件就是一个p o r t l e t 窗口， 每个p o r t l e t 窗口又分为两部分：一个是外观，它决定了p o r t l e t 窗口的标题条、 控制和边界的样式；另一个是p o r t l e t 段( p o r t l e tf r a g m e n t ) ，它由p o r t l e t 应用填充1 3 2 】 p o r t l e t 是一个w e b 组件，由处理请求和生成动态内容的p o r t l e t 容器进行 管理，p o r t l e t 可以很容易地被插入并且运行于一个w e b 应用中，p o r t l e t 是彼 设计成聚合大量内容的组合页面，比如。同样一个p o r t l e t ，根据不同的用户， 可以产生不同的实例，这些实例根据用户设置包含不同的