（计算机应用技术专业论文）基于网格平台的协同设计资源管理系统研究与实现.pdf

r e s e a r c ha n d i m p l e m e n t a t i o no fr e s o u r c e sm a n a g e m e n t s y s t e mo fc o l l a b o r a t i v ed e s i g ni ng r i dp l a t f o r m 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 f s t u d y ：m a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g g r a d u a t es t u d e n t ： g uj u n l i n 一 s u p e r v i s o r ：p 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 d e 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 s e p t e m b e r , 2 0 0 9t oa p r i l ，2 010 i i 29舢4圳7，jjjj儿7i_洲y 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈交的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，论文中不包含他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得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表 示谢意。 学位论文作者( 签字) ： 签字日期： 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 i i i 如需保密，保密期限为： 新擗谫嶝 签字日期：山悻6 月f 日 j 叶 智日 u 1 1心 。：fd 名 三 戮碑 糍 ) 懈驴 文吼趔嗍僦祁靴捍 桂林理工大学硕士学位论文 摘要 随着计算机网络技术以及经济的快速发展，制造业市场竞争越来越激烈，产 品开发逐渐趋于分散化，因此异地协同设计已经成为提高产品异地开发工作效率 的一项重要技术。协同设计过程中如何高效的组织和管理协同设计资源是提高产 品开发效率，缩短产品开发周期，提高企业竞争力的重要途径。 网格技术作为一种提供高性能、管理和服务的新技术，其共享和协同的主要 特征为协同设计提供了新的思路。基于网格平台的协同资源管理是网格技术在协 同设计中的具体应用，通过网格平台这一底层支持框架，利用网格通用的标准和 规范，统一的开发工具和环境，达到协同设计资源共享，协同合作的目的。 网格技术将所有物理资源通过标准化封装转换为服务的思想很好的解决了 科学和工程技术领域遇到的资源异构性、多样性和分布性的难题。在异地协同设 计系统当中采用传统的分布式、w e bs e r v i c e 方式对跨领域、跨地域的复杂设计 资源进行计算、存储、共享很大程度上制约着协同设计开发效率。网格技术的出 现为协同设计资源管理带来了新的契机。 本文首先介绍了网格、网格服务的概念、网格特征、网格的体系结构、w s r f 和传统w e bs e r v i c e 、o g s i 的关系等基础理论和知识。在深入研究w s r f 的基础 上，详细研究了在w s r f n e t 和g l o b u s 平台上开发网格服务的原理、步骤，并对 两种网格平台下开发网格服务方法进行初步的比较。之后在分析异地协同设计中 常见的设计资源基础上，提出通过w s r f 的属性解析、x i v l l 描述以及结合w e b 服 务将有状态的协同设计资源封装成w s r e s o u r c e 。提出以c g s 架构的形式对协 同设计资源进行组织管理，叙述了系统的主要模块及其功能，以多资源工厂模式 创建协同设计资源w s - r e s o u r c e 和实例模式下访问w s r e s o u r c e ，最后以零部件 设计资源为例完善了服务器端和客户端程序设计并且实现了其w s r f 的主要核心 c j 居。 关键词：协同设计；网格技术：网格服务；资源管理；工厂模式 i v 桂林理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i mt h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e rn e t w o r ka n de c o n o m y , m a n u f a c t u r e c o m p e t i t i o nb e c o m em o r ea n dm o r ei n t e n s e ，p r o d u c td e v e l o p m e n tb e c o m em o r ea n d m o r ed e c e n t r a l i z e d ，c o l l a b o r a t i v ep r o d u c td e s i g nh a sb e c o m ea l li m p o r t a n tt e c h n o l o g y t oi m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fw o r k h o wt oo r g a n i z ea n dm a n a g er e s o u r c e se f f i c i e n t l y i sa ni m p o r t a n tw a yt oi m p r o v et h ee f f i c i e n c t l yo fp r o d u c td e v e l o p m e n ta n ds h o r t e n p r o d u c td e v e l o p m e n tc y c l e s ，i m p r o v ee n t e r p r i s ec o m p e t i t i v e n e s s i n p r o c e s so f c o l l a b o r a t i v ed e s i g n g r i dt e c h n o l o g ya san e wt e c h n o l o g yo fh i g h - p e r f o r m a n c e ，m a n a g e m e n ta n d s e r v i c e ，i t sm a i nf e a t u r e so fs h a r i n ga n dc o l l a b o r a t i o np r o v i d ean e ww a yt o d e v e l o p m e n tp r o d u c t g r i d b a s e dp l a t f o r mf o rc o l l a b o r a t i v er e s o u r c em a n a g e m e n ti s s p e c i f i ca p p l i c a t i o ni nc o l l a b o r a t i v ed e s i g nu s i n g 鲥dt e c h n o l o g y , t h r o u g ht h eg r i d p l a t f o r mw i t hs u p p o r t i n gu n d e r l y i n gf r a m e w o r k u s i n gg r i ds t a n d a r d sa n d n o r m sa n d u n i f i e dd e v e l o p m e n tt o o l sa n de n v i r o n m e n tt oa c h i e v er e s o u r c e ss h a r i n gi n c o l l a b o r a t i v ed e s i g na n dc o l l a b o r a t i v ec o o p e r a t i o n t h et e c h n o l o g yo fg r i dp r o v i d eav e r yg o o ds o l u t i o nt os o l v et h eh e t e r o g e n e i t y , d i v e r s i t ya n dd i s t r i b u t i o no fs e x u a lp r o b l e m si nt h ef i e l do fs c i e n c ea n de n g i n e e r i n g r e s o u r c e su s i n gt h ew a yo fc o n v e r t i n ga l lp h y s i c a lr e s o u r c e st h r o u g hs t a n d a r d i z e d p a c k a g e i n t os e r v i c e s i nt h e d i s t r i b u t e dc o l l a b o r a t i v ed e s i g ns y s t e m ，w h i c hu s e t r a d i t i o n a lm e t h o d so nad i s t r i b u t e do rw e bs e r v i c eh a n d l ec o m p l e xc r o s s - c u t t i n ga n d c r o s s b o u n d a r yd e s i g nr e s o u r c e si nc o m p u t i n g ，s t o r a g eo rs h a r i n g r e s t r i c t t h e e f f i c i e n c yo fc o l l a b o r a t i v ed e s i g na n dd e v e l o p m e n t t oa l a r g ee x t e n t t h ee m e r g e n c e o f 西dt e c h n o l o g y h a sb r o u g h tn e wo p p o r t u n i t i e si nc o l l a b o r a t i v ed e s i g na n d d e v e l o p m e n t t h i sp a p e rd e s c r i b e st h ec o n c e p t so fg r i d ，g r i ds e r v i c e s ，g r i dc h a r a c t e r i s t i c sa n d g r i da r c h i t e c t u r e a f t e ru n d e r s t a n d i n go fw s r ff r a m e w o r k ，s t u d y i n gd e v e l o p m e n t s e r v i c e so fp r i n c i p l e sa n ds t e p si nd e t a i li nt h ew s r f n e ta n dg l o b u s 酣dp l a t f o r m - c o m p a r e dw i t ht h em e t h o do fs e r v i c ei m p l e m e n t a t i o n b e t w e e nw s r f n e ta n d g l o b u sp l a t f o r m p r o p o s i n gt h ec l a s s i f i c a t i o no fc o l l a b o r a t i v ed e s i g nr e s o u r c e s ， c o l l a b o r a t i v es e r v i c e o r i e n t e dp a c k a g eo fr e s o u r c e sa n dp r o v i d et h ef o r m o f m a n a g e m e n ts y s t e m st ou s e r s r e s o u r c e se n c a p s u l a t i o ni sr e s e a r e h e d b i n d i n gw s r f s p e c i f i c a t i o n ，s t a t e f u lm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sa r ee n c a p s u l a t e dt ow s - r e s o u r c ea f t e r t h ep r o c e s so fa t t r i b u t ea n a l y s i s ，x m ld e s c r i p t i o na n dc o m b i n i n go fw e bs e r v i c e s v 桂林理工大学硕士学位论文 p r o p o s i n gc g ss t r u c t u r et oo r g a n i z ea n dm a n a g ec o l l a b o r a t i v ed e s i g nr e s o u r c e s ， d e s c r i b e ss y s t e m sm a i nm o d u l e sa n df u n c t i o n s f i n a l l y , d i s c u s s i n gt h e p r o c e so f c r e a t i n gw s r e s o u r c e ，b yf a c t o r y s e r v i c ea n d a c e e s s i n gb yi n s t a n c e s e r v i c e c o m p l e t eas e r v e r - s i d ea n dc l i e n t s i d ec o d ei ns p a r ep a n sr e s 0 1 1 l c e sa n dt h ec o r el a y e r o fc o d ed e s i g n k e y w o r d s ：c o l l a b o r a t i v ed e s i g n ；g r i d ；g r i ds e r v i c e s ；r e s o u r c em a n a g e m e n t ； f a c t o r yp a r e m v i 桂林理工大学硕士学位论文 目录 摘要i v a b s t r a c t v 目录v i i 第一章绪论1 1 1 论文研究课题来源1 1 2 论文研究背景及意义1 1 2 1 研究背景1 1 2 2 研究意义2 1 3 国内外研究现状2 1 4 本论文主要的研究内容4 1 - 5 本论文组织结构5 第二章网格相关理论与技术6 2 1 网格的概念? 6 2 2 网格的特征6 2 2 1 分布与共享6 2 2 2 自治性与异构性7 2 2 3 动态性与多样性7 2 3 网格服务7 2 3 1 网格服务与w e b 服务j 7 2 3 2 网格服务协议8 2 4 网格的体系结构1 0 2 4 1 五层沙漏结构l o 2 4 2 开放网格服务体系结构1 0 2 4 3 网格服务资源框架1 1 2 4 4w s r f 与w e bs e r v i c e s 、o g s i 的关系1 3 2 4 5g r i ds e r v i c e 和w e bs e r v i c e 的比较1 3 2 5g l o b u st o o l k i t + i n t r o d u c e 1 4 2 6 本章小结。1 5 第三章网格平台环境的搭建1 6 3 1 实验平台建设目标1 6 3 2 支持工具的安装1 6 3 3g t 4 的安装1 7 3 4s i m p l e c a 的安装与配置1 7 3 5h o s t 证书1 9 3 6 启动g l o b u s 容器2 2 3 7 配置g r i d f t p 2 2 3 8 本章小结2 3 第四章实现基于w s r f 的网格服务方法及其比较研究2 4 v n 桂林理工大学硕士学位论文 4 1w s r f 架构2 4 4 1 1w s - r e s o u r c e 和隐性资源模式2 4 4 1 2w s r e s o u r c e l i f e t i m e 是已范2 5 4 1 3w e b 服务资源的特性( w s r e s o u r c e p r o p e r t i e s ) 2 6 4 1 4w e b 资源组合( w s s e r v i c e g r o u p ) 2 6 4 1 5 通失模式( w s n o t i f i c a t i o n ) 2 6 4 2w s r f n e t 实现基于w s r f 的网格服务2 7 4 2 1w s r f n e t 系统框架2 7 4 2 2w s r f n e t 远程执行场景2 8 4 2 3w s r f n e t 包层总体结构2 8 4 2 4 基于w s r f n e t 创建网格服务的步骤3 0 4 3g l o b u s 实现基于w s r f 的网格服务3 3 4 3 1g l o b u s 框架结构3 3 4 3 2g l o b u st o o l k i t 资源工厂服务创建步骤3 4 4 4 两种开发方法的比较3 8 4 5 本章小结3 9 第五章异地协同设计资源管理系统数据模型及系统结构4 1 5 1 异地协同设计产品数据资源需求分析4 1 5 1 1 协同设计资源需求分析4 1 5 1 - 2 面向协同设计集成化产品模型的需要4 1 5 2 异地协同设计资源分类4 1 5 2 1 异地协同资源的分类4 l 5 2 2 用面向对象的方法分析异地协同设计资源4 3 5 2 3 协同设计资源的w s r f 封装4 3 5 3 异地协同设计资源管理系统的结构4 5 5 3 1 常见的软件开发结构4 6 5 3 2 协同设计资源管理平台结构4 6 5 3 3 协同设计资源管理系统服务功能模块划分4 8 5 4 本章小结5 1 第六章异地协同设计资源管理系统的实现5 2 6 1g r i ds e r v i c e 模块设计5 2 6 1 1 多资源工厂实现模式图5 3 6 1 2 服务具体实现过程5 4 6 2 客户端( c l i e n t ) 模块设计6 2 6 2 1 客户端调用u m l 序列图6 2 6 2 2 多资源工厂下客户端调用实现6 2 6 3w s r f 核心层设计6 5 6 3 1 服务生命周期管理6 5 6 3 2 资源状态持续化管理6 7 6 3 3n o t i f i c a t i o n s 6 8 6 4 本章小结7 0 第七章总结与展望7 1 v i i i 桂林理工大学硕士学位论文 7 1 全文工作总结7 1 7 2 未来展望7 1 7 3 本章小结7 2 参考文献7 3 致谢7 6 攻读硕士期间发表的论文7 7 i x 桂林理工大学硕士学位论文 1 1 论文研究课题来源 第一章绪论 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，重点研究网格环境下制造产品协同设计中的关 键技术。 1 2 论文研究背景及意义 1 2 1 研究背景 随着现代计算机及网络工程技术的发展，在网络上架构的高度集成的企业信 息化系统已经成为目前计算机研究的热点，引起国内外企业和学术界的高度重 视，近几年我们在这方面也呈现出很大的应用需求，也出现了一定的研究成果。 以网络为基础的科学研究已经成为各领域、各部门应用领域提供科学活动的虚拟 计算环境，成为我国社会经济的发展、国防、科学研究、以及人们的生活和工作 方式产生巨大的影响。“计算机支持下的协同设计”( c o m p u t e rs u p p o r t c o o p e r a t i v ed e s i g n ) 是近年来新提出的一种产品开发设计模式，是目前研究的 热点。协同设计可以定义为：在计算机技术支持的环境中，一个群体协同工作 完成一项设计任务，它的目标是要设计各种各样的协同工作的应用系统。协同设 计以网络为手段，以制造企业为对象，以充分利用资源、缩短产品设计周期、提 高产品设计能力为目标，通过计算机网络把处于不同地域的多种异构资源紧密联 系在一起，支持时间上分离、空间上分布、工作上相互依赖的协作成员协同工作， 并行开发同一产品，共同完成设计任务。国内外一些优秀企业的产品开发已由个 性化、串行流程的产品研发模式转向上下游多方协同的并行产品设计模式，“协 同 已经成为当代产品研发策略的重点方向之一乜儿副。随着企业信息化的发展， 跨专业、跨地域的协同设计可以极大的缩短产品的设计和研发周期，快速研发出 适应市场变化和需求的产品，提高企业的竞争力。在产品的设计与制造过程中， 如何有效的管理设计和调度资源是影响系统成功的最重要的指标之一。资源在地 理上分布不同，本质异构，又被不同的个人和组织拥有，由不同的存取和消费模 式、负载和可动态变化特性，在网络环境下对资源管理十分复杂和具有挑战性。 因此如何对资源的结构模式、机器组织和调度方式进行研究已经显得十分重要， 桂林理工大学硕士学位论文 能否将资源结构、调度方式以一种高效的模式进行组织将对系统的效率产生重大 的影响。 网格技术的出现为企业聚集协同设计开发资源，进行创新设计提供了新的方 法和基础设施。网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、高性 能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为科技人员和普通老百 姓提供更多的资源、功能和交互性。它在使各类组织能够提高效率的同时，降低 运行成本，从自己的计算和数据资产中获得更多的价值。网格能实现多种分布式 计算资源的虚拟化，如处理过程、存储容量、数据和网络带宽，从而创建一个单 一的虚拟系统，进而为用户和应用提供对大量i t 功能的无缝访问n m 5 儿引。 从协同设计角度看，网格技术对如何应用提出了新的要求，需要新的思维模 式来适应。首先，国内的制造企业利用全球的生产体系，同步开发出新产品，适 应市场的竞争需求，而且下一代网络互联技术为这些制造企业提供新的支持，方 便获取所需要的制造资源；其次，通过提供制造企业最需要的各种交互模型，把 w e b 服务扩展到更广泛的商业运用中，完善产品的协同服务，企业计算模式向集 成的、多层次的分布系统，实现各类服务组件跨地域、跨企业的动态实践过程口1 。 总之，网格的出现使得协同制造业的研究找到新的、更加快捷的途径。使客 户能够从自己拥有的资产中获得更多的业务价值。 1 2 2 研究意义 广西设计制造资源较贫乏且区域分布不平衡和利用不充分、中小企业较多的 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，面向中小企业实际需求，研究基于网络的制造产品协同设计若干关键技术。 课题当中如何高效的对异地企业协同设计资源的访问、获取以及共享是制约协同 设计平台的关键所在，网格服务就是解决资源共享的一种高效方式，将协同设计 的各种制造资源抽象成网格服务的形式，布置到网格的环境当进行有效的管理、 调度，实现各种协同设计资源的高度共享，支持面向服务的跨组织协同制造的业 务过程，以服务化封装的形式广泛聚集制造资源，透明检索、调度制造服务，动 态重组服务过程。中小企业可以根据本项目的研究成果在技术上组织和指导产品 的协同设计开展自主或委托开发其网络化设计制造平台。 1 3 国内外研究现状 国外有关网格技术及其在协同制造业中的应用研究较早，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“p o s i t i o n i n go fm o d e l i n ga p p r o a c h e s ， m e t h o d s a n dt o o l s 一文中介绍了网格技术在计算机集成制造( c o m p u t e r 2 桂林理工大学硕士学位论文 i n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ，c i m ) 中的应用，文章指出应该为网格建立一个可 以兼容现有c i m 系统中各种不同步骤、方法和工具的公共框架回1 。2 0 0 4 年美国 p e n n s y l v a n i as t a t eu n i v e r s i t y 的r o b i ng q i u 发表论文“m a n u f a c t u r i n gg r i d ： an e x tg e n e r a t i o nm a n u f a c t u r i n gm o d e l 曲1 ，论文以半导体芯片的制造为例， 提出了一个制造网格模型及其工作模式。 韩国首尔国立大学k i m 等人开发了一个具有协同标注功能的三维交互系统 c y b e r v i e w n0 1 。该系统采用b s 结构，其中w e b 客户端由v r m l 浏览器、浏览器标 注界面以及产品的v r m l 模型组成，服务器端由浏览与标注管理器、s t e p 文件到 v r m l 模型的转换器以及面向对象的数据库管理系统等构成。c y b e r v i e w 使多个用 户通过w e b 浏览器可对服务器端的三维模型进行浏览和标注。 美国国家航空航天局( n a t i o n a la e r o n a u t i c sa n ds p a c ea 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 en 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i n f o r m a t i o np o w e rg r i d ( i p g ) n 引。i p g 计划是支持网络化制造中 设计和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 据资源管理环境，以支持大型科学和工程问题的异地协同。利用网格技术联合 n a s t ( n a v a la i rs y s t e m st e a m ) 研究中心和n a s a 兰利研究中心进行全机流场 c f d 模拟，通过两个研究中心的良好协作找出了飞机设计过程中攻角经常发生单 侧机翼突然失速的原因，并利用网格计算对航天器形状进行多学科优化，通过遗 传算法对飞行器外形优化多代形状进行比较，获得了很好的计算结果；此外，福 特、宝马等多家汽车制造公司利用网格进行模型的模拟测试，从而取代原来的电 路测试和风洞测试，降低产品的设计成本。 国内对于网格技术及其在协同制造业的应用研究组织比较多，具有代表性的 如： 上海大学制造网格研究小组。其中刘丽兰、蔡红霞等博士在体系结构、关键 技术突破、制造资源共享与协同、工作流管理、服务质量o o s 、安全管理、任务 管理等方面取得一系列的研究成果。 清华大学c i m s 研究中心。承担的国家8 6 3 课题网络化制造资源网格 ( n e t w o r k m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c eg r i d ，n e t m a n g r i d ) 系统研究，尝试将先 进的网格技术运用于传统制造业，探索一条以信息化带动工业化的新路。清华大 学国家c i m s 中心的范玉顺教授等对制造网格的概念和管理技术进行了阐述，并 在分析制造网格出现的背景和需求的基础上，提出了一个可支持基于i n t e r n e t 的远程设计、制造和资源共享的制造网格多层次结构模型。 上海交通大学超级计算中心3 。该中心承担比如中国国家网格、中国科学网 格、基于c n g i 的中国国家网格应用等一系列国家重大项目。在协同制造方面， 桂林理工大学硕士学位论文 该中心与上海汽车集团股份有限公司汽车工程研究院合作承担的国家自然基金 “协同制造网格示范应用 ，该项目通过网格技术，整合多家汽车制造厂商资源， 建立了一个实际应用需求的协同制造网格平台，在此平台上开发了汽车耐撞性协 同设计与仿真网格及汽车协同虚拟装配系统，使多个用户在此平台上协同完成任 务。 西北工业大学现代制造工程研究所。该所承担的航空科学基金、8 6 3 资助的 “面向资源共享的制造网格方法研究 ，提出制造业资源共享的方式研究，取得 了一定的成果。 西安电子科技大学的柔性制造系统中网格的应用，研究了制造业资源共享的 关键技术。 网格技术在协同设计制造资源管理方面具有代表性的有：山东大学刘士军n 羽 博士在“制造网格架构与制造资源协同管理技术研究 对制造网格的架构设计， 制造资源建模、封装与聚集，制造服务组合，给出面向服务的制造作业实现方法， 一定程度上解决了制造网格中的跨组织业务执行问题。浙江大学顾新建、钱亚东 等n 3 1 人在“支持协同设计的知识管理系统研究与开发”创新的将产品协同设计过 程以知识管理系统的形式集成与组织系统资源。上海交通大学李治n q 等提出利用 网格技术将部分协同设计过程封装成网格服务的形式，使得向分布在异地的设计 人员提供网格服务调用，实现一定程度的资源共享和协同协作。 从国内外的研究现状可以得出，网格技术及其在协同制造领域的具体应用研 究还处于初步探索阶段，网格的应用还没有充分发挥，基于网格技术的协同设计 体系架构、开发方法、实施技术等方面还需进行大量、深入的研究。 1 4 本论文主要的研究内容 根据基于网格平台下的异地协同设计资源管理系统研究与实现的需要，对网 格技术、网格服务开发技术、协同设计资源、资源服务化封装及其实现进行了深 入的分析和研究，利用l i n u x 或w i n d o w s 操作系统上建立了一个协同设计网格实 验平台，并在此平台上以服务的形式实现异地协同设计资源管理系统，在整个系 统研究和设计中，主要做了以下工作： 1 ) 研究网格、网格服务、网格的体系结构，网格服务资源框架w s r f 及其规 范，w s r f 与w e bs e r v i c e s 、o g s i ，网格服务与w e b 服务关系。 2 ) 研究基于w s r f n e t 平台和g l o h u st o o k i t 平台环境下开发网格服务的具 体步骤，比较这两种平台下开发方法的异同。 3 ) 前文研究基础上选择以l i n u x + g l o b u st o o k i t 作为网格基础实施平台， 完成g l o b u st o o k i t 软件的安装与配置、数据库p o s t g r e s q l 、安全代理证书、 4 桂林理工大学硕士学位论文 网格文件传输工具g r i d f t p 等网格平台支撑软件和组件的安装、配置和调试。 4 ) 对协同设计常用资源进行分析并以w s r f 和x l v l l 的形式进行封装。研究异 地协同设计资源管理系统的体系结构，模块的划分，以服务的形式整合这些模块。 5 ) 根据网格服务开发流程完成系统各个服务模块的设计，部署和发布，完 成网格服务w s r f 核心层的设计。 1 5 本论文组织结构 第一章：绪论，简要介绍课题来源、研究背景及意义、叙述了论文的主要研 究内容和组织结构。 第二章：理论技术基础，论述了课题研究工作中的理论基础和关键技术。其 中理论基础包括网格、网格服务、网格体系结构、w s r f 和w e bs e r v i c e s 、o g s i 关系，网格服务和w e b 服务的关系等。 第三章：重点介绍了在l i n u x5 企业版上安装部署网格基础实施开发平台 g l o b u st o o l k i t 。包括支持工具、g l o b u s 包、数据库p o s t g r e s q l 、安全代理证 书、g r i d f t p 的安装与配置。 第四章：重点研究了目前基于w s r f n e t 平台和基于g l o b u st o o l k i t j a v a 平台下开发网格服务的原理及具体步骤，对两种开发工具进行初步比较。 第五章：根据协同设计相关理论，对协同设计常用资源进行分析、分类，确 定协同设计资源管理系统体系结构，划分系统主要功能模块，以w s r f 和x m l 的 形式进行服务化封装设计资源构成模块的功能。 第六章：以g l o b u st o o l k i t + i n t r o d u c e + e c l i p s e 相集合的集成开发环境实现在 多资源工厂模式下协同设计资源网格服务的描述、开发、部署。以零部件库资源 管理服务为例，完成网格服务端和客户端代码的设计及w s r f 核心层的设计。 第七章：总结和展望，总结本文所做的工作，针对项目研究提出下一步工作 的设想。 桂林理工大学硕士学位论文 2 1 网格的概念 第二章网格相关理论与技术 网格技术是一种新型的分布式技术，是信息社会的网络基础设施，它把整个 因特网上的资源整合成一个虚拟的超级计算机系统，跨网的资源实现互联互通， 完成科学计算、数据存储、软硬资源、专家资源等智能共享。网格技术是基于问 题的求解，通过分布式环境下组织的计算资源来协同解决复杂的科学计算问题。 全球网格研究的领军人物、g l o b u s 项目的领导人、美国a r g o n n e 国家实验 室资深科学家i a nf o s t e r n 6 1 给网格定义为：“网格是构筑在互联网上的一组新兴 技术，它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为 一体，为科技人员和普通用户提供更多的资源、功能和交互性。互联网主要为人 们提供电子邮件、网页浏览等通信功能，而网格功能则更多更强地，让人们透明 地使用计算、存储等其它资源等 。 中国科学院计算机研究所李国杰院士认为：“网格不同于国外正在搞的 i n t e r n e t 或下一代i n t e r n e t ( n g i ) ，网格可以称作是第三代i n t e r n e t ，其主要 特点是不仅仅包括计算机和网页，而且包括各种信息资源，例如数据库、软件以 及各种信息获取设备等，它们都连接成一个整体，整个网络如同一台巨大无比的 计算机，向每个用户提供一体化的服务n7 1 。网格必须同时满足三个条件：在非集 中控制的环境中协同使用资源；使用标准的、开放的和通用的协议和接口；提供 非平凡的服务n 刨。 2 2 网格的特征 虽然网格计算具有传统的分布式系统的一些特征外，作为一种新的网络基础 设施平台，它还具有一些显著的特点，这些特点对于网格构件、网格研究和网格 应用有着重要的影响。 2 2 1 分布与共享 分布在不同地理位置上的数据资源、存储资源、计算资源、仪器资源等组成 网格系统的资源，而网格工作流关键技术研究相对不是太集中，许多在分布式的 环境下需要解决网格资源针对任务的不同分配和调度问题，传输和通信问题，人 与系统以及人与人之间的交互和协同问题，网格应用在分布式的环境中自动执行 和协作问题。虽然网格资源是分布的，但网格环境上的任何资源都可以提供给网 6 桂林理工大学硕士学位论文 格上的消费者用户。网络计算主要的目的就是解决资源共享，因此分布式环境资 源的共享问题是网格的核心内容。这里共享范围的可能是比较广，不仅仅指某领 域的计算机可以用来完成其他领域的任务，还可能是专业模型库、中间结果、数 据库以及软硬件资源等各方面的共享。 2 2 2 自治性与异构性 网格的自治性是指处于网格基础设施上的个人用户和组织对注册的资源具 有最高级别的权限，同时资源的拥有者对资源具有自主的管理权限。资源根据特 定的规则和约束接受网格的统一管理，进而实现资源的互操作和共享，因此网格 基础设施上的资源管理比传统的分布式环境下更为复杂、具有管理的多重性。 网格资源异构性表现在多个方面，比如计算资源，可能有不同类型的计算机， 不同的计算方式，不同的计算接口，不同的系统架构；同样比如存储资源的其他 资源，也面临着这样的问题。因此网格既具有利用资源的异构特点进行处理的能 力，也要有提供一致资源管理的能力。 2 2 3 动态性与多样性 网格决不是假设它一成不变或固定的，网格资源可能动态的增加或退出网 格。网格资源的增加需要提高网格的扩展性，在设计与实现网格时必须考虑新的 资源能否被增加进来，与原有的资源融合，一起发挥作用。网格资源动态的退出 需要采取一定的措施，实现任务的迁移，避免因资源退出或资源出现故障给用户 带来的损失。 2 3 网格服务 2 3 1 网格服务与w e b 服务 网格服务是把分布的系统、异构的计算资源集成为一台能力巨大的超级计算 机，在网格环境中定义遵守特定惯例的接口，用于解决服务器发现，动态服务创 建、服务生命周期管理、通知模式等与服务生命周期有关的问题，进而提供计算 资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、设备资源的全面 共享n 引。因此网格服务就是利用网格基础设置为客户( 服务消费者) 服务，它是 基于传统w e b 服务技术发展起来的，继承了传统w e b 服务的优点，改善了w e b 服 务的缺点。 随着w e b 服务技术的发展，w e b 服务逐渐向三种形式转变，第一种是流程服 务( c o n v e r s a t i o n a ls e r v i c e ) 。流程服务