（计算机科学与技术专业论文）基于wbem的机群管理系统的研究与实现.pdf

国防科学技术大学研究生院学位论文 摘要 机群系统以其良好的可扩展性和高性价比，目前已成为高性能计算领域的主流体系结 构。但机群系统结构松散、结点独立性强、网络连接复杂使得机群系统的管理不便，难以 使用。为了解决这个问题，国际上流行的方式是在各结点机的操作系统之上搭建机群管理 系统来管理整个机群。但目前开发的各种机群管理系统没有遵循统一的标准，因此只能对 特定的机群进行管理而缺乏通用性。 d m t f 提出的w b e m 标准能够对计算机系统中的主机设备、网络设备和应用程序这 三类对象进行统一的管理，正逐渐成为系统管理的标准。本课题的研究目标就是在w b e m 的基础上建立标准化的机群管理结构，设计和实现基于w b e m 的机群管理系统，并提高 其效率和通用性。 论文介绍了机群和系统管理的概念，对现有的机群管理系统进行了总结；然后本文分 析了w b e m 标准及其管理体系结构，详细描述了基于w b e m 的机群管理系统y c m s 的 体系结构和管理功能的设计与实现；最后，本文对机群管理中的事件服务和异构机群管理 进行了讨论，提出了解决机群管理中的效率和通用性问题的方案。 关键词：w b e m ，机群，系统管理，c i m ，事件服务，异构机群管理 国防科学技术大学研究生院学位论文 a b s t r a c t n o w a d a y s ，c l u s t e rb e c o m e st h em a i n s t r e a ma r c h i t e c t u r ei nt h eh i g hp e r f o r m a n c ec o m p u t e f i e l db e c a u s eo fi t ss c a l a b i l i t ya n dp e r f o r m a n c e p r i c er a t e b u tt h eu s a g eo fc l u s t e ri sd i f f i c u l t b e c a u s eo fi n c o m p a c ts t r u c t u r e ，s t r o n s l yi n d e p e n d e n tn o d e sa n dc o m p l e xn e t w o r k i no r d e rt o s o l v et h i sp r o b l e m ，t h ep o p u l a rm e t h o di st ob u i l dc l u s t e rm a n a g e m e n ts y s t e mo nn o d e s o p e r a t i n gs y s t e m s a tp r e s e n t ，m a n yc o r p o r a t i o n sa n dr e s e a r c ho r g a n i z a t i o n sd e v i s e sa l lk i n d so f d u s t e rm a n a g e m e n ts y s t e m ，b u tt h e s es y s t e m sa r el a c ko fc u r r e n c yb e c a u s et h e yd o n tc o m p l y w i t hc o n s i s t e n ts t a n d a r d w b e ms t a n d a r dp r e s e n t e db yd m t fc a na c c o m p l i s hi n t e g r a t e dm a n a g e m e n to fh o s t d e v i c e ，n e t w o r ka n da p p l i c a t i o ni nc o m p u t e rs y s t e m ；i ti su p h e l db ym o s tc o r p o r a t i o n sa n di s g r a d u a l l yb e c o m i n gt h es t a n d a r do fs y s t e mm a n a g e m e n t t h eg o a lo ft h i ss t u d yi st ob u i l d s t a n d a r d i z a t i o ns t r u c t u r eo fd u s t e rm a n a g e m e n t ，d e v i s ea n di m p l e m e n td u s t e rm a n a g e m e n t s y s t e mb a s e do nw b e m ，i m p r o v e i t se f f i c i e n c ya n d c u r r e n c y t h i sp a p e ri n t r o d u c e sc o n c e p t so fd u s t e ra n dd u s t e rm a n a g e m e n t 。g e n e r a l i z e sp r e s e n t c l u s t e rm a n a g e m e n t ，t h e na n a l y z e sw b e ms t a n d a r da n di t sa r c h i t e c t u r e ，d e s c r i b e si nd e t a i lt h e d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fy c m s - d u s t e rm a n a g e m e n tb a s e do nw b e m a tl a s t t h ep a p e r c o v e r se v e n ts e r v i c ea n dh e t e r o g e n e o u sc l u s t e rm a n a g e m e n t ，p r e s e n ts o l u t i o n so fi m p r o v i n g e f f i c i e n c ya n dc u r r e n c yi nc l u s t e rm a n a g e m e n t k e y w o r d s ：w b e m ，c l u s t e r , s y s t e mm a n a g e m e n t , c i m ，e v e n ts e r v i c e , h e t e r o g e n e o u s c l u s t e rm a n a g e m e n t 国防科学技术大学研究生院学位论文 图目录 图1 1 理想机群体系机构3 图2 1w b e m 管理体系结构1 8 图2 2c i m 元模型1 1 图2 3c r m 核心模型1 2 图2 4w b e m 通信协议1 4 图2 5h r r p 的报文结构：( a ) 请求报文；( b ) 响应报文1 8 图3 1 机群系统的逻辑结构2 0 图3 2 系统模型中的实体对象类及其关系2 1 图3 - 3 实体对象类扩展关系2 2 图3 4 关系对象类扩展关系2 3 图3 5 单个结点的c i m 模型2 4 图4 1 银河群星硬件环境2 5 图4 2 银河群星软件环境2 6 图4 3 集中式管理结构2 7 图4 4 分层式管理结构2 7 图4 5 结点间平等管理结构2 8 图4 6 结点间级联管理结构2 8 图4 7y c m s 级联结构2 9 图4 ，8y c m s 的g u i 3 0 图4 9 机群管理器结构图3 3 图4 1 0h t t p 服务处理流程3 4 图4 1 1y c m s 的资源对象类3 5 图4 1 2 级联管理流程图3 7 图5 1l d a p 结构图4 2 图5 2 用户管理用户界面4 4 图5 3 负载信息获取机制4 5 图5 4 系统负载实时监控用户界面4 7 图6 11 2 i m 事件4 8 图6 2c i m 事件订阅4 9 图6 3 基于w b e m 的机群事件服务框架5 0 图6 4 事件服务单元实现结构5 2 图6 5i n d h a n d l e r 类继承关系5 4 图7 1w m i 实现结构5 7 国防科学技术大学研究生院学位论文 图7 2c i m o m 混合管理的处理流程5 8 图7 3c i m 操作i n v o k e m e t h o d 实现流程6 1 国防科学技术大学研究生院学位论文 表目录 表2 1c i m 操作1 5 表5 1 读取负载信息所使用的p r o c 文件4 6 表6 1 事件过滤映射表5 2 表7 1 i w b e m c l a s s o b j e c t 接口5 9 表7 2 i w b e m s e r v i c e s 接口5 9 表7 3c i m 和w m i 数据类型对应关系6 2 国防科学技术大学研究生院学位论文 第一章绪论 1 1 课题研究背景 自从6 0 年代中期出现并行计算技术和7 0 年代后期出现分布计算技术以来，计算机并 行处理方式经历了从阵列机( s i m d ) 、向量机及向量并行机、共享存储的对称多处理器系统 ( s m p ) 、分布存储的大规模并行处理系统( m p p ) 到n u m a 0 # - - 致访问的分布共享存储) 并行 机系统和计算机机群系统( c l u s t e r s ) 的演变过程。这一过程可以概括为超级计算机发展的三 次革命：向量超级计算，多c p u 上的并行超级计算，分层组织的、带有高速缓存的微处理 器群集上的超级计算【1 1 。最后一次革命至今仍在进行当中。并行硬件为那些具有挑战性的 的计算问题提供了良好的解决方案。可以说，超级计算机设计上的变化推动了计算方法及 其实现程序的重大转变。 近年来，伴随着i n t e r n e t 的不断发展，客户对高性能系统的需求不仅表现为要求系统 性能更高、更安全、更可靠，而且对高性能系统的需求也在不断增多，不仅在科学计算领 域，在高性能服务器、并行数据库等其他领域也出现了对高性能计算的需求。但是s m p , m p p 机器的价格普通用户难以承受。因此出现了构筑超级计算机的另一个途径，即利用网 上的资源形成聚合的超级计算能力，如美国现在正在进行的g r i d 计划就属于这一范畴，关 键问题是如何解决异构系统的协同工作和效率问题。作为网络计算的简单形式，机群技术 应运而生。机群技术使用特定的连接方式，将比超级计算机便宜许多的硬件设备结合起来， 提供与超级计算机性能相当的任务处理能力1 2 】。机群技术集成了工作站、s m p 技术和m p p 技术，具有能分散负载、易于使用和管理、扩展等优点，尤其是其性能价格比远远高于s m p , m p p 等其它并行系统。机群的另一个优点是容错性好，如果机群管理服务器发现机群中有 一个结点出现故障，那么它会将连在该结点上的连接重定向到其他结点机上。 基于以上的优点，机群技术已成为高性能计算机体系结构的发展趋势之一，而且利用 机群技术产生的机群系统以其良好的可扩展性和性能价格比，迅速成为高性能计算领域的 主流体系结构。但是，由于机群系统结构松散、结点独立性强，使得机群难以管理和维护， 用户用起来也不十分便利。为了解决这一问题，人们在操作系统级、中间件级和应用级开 发了各种机群系统软件。机群管理系统是机群系统软件的重要组成部分，是为了让管理员 能够管理和监控整个机群的工作状态，保证机群运行的可靠、高效、稳定而设计的一套多 功能、易使用、可扩展的实用化机群管理工具。 目前各大公司和研究机构开发了许多机群管理系统，但这些管理系统在设计时缺乏统 一的标准，常常采用私有的管理方法和接口。因此，这些管理系统通常只能用来管理某些 特定的机群，可移植性、可扩展性差，难以跨平台难以跨平台操作或使用；不同的机群管 理系统之间无法互操作，不能共享和交换管理信息。因此，我们研究基于w b e m q n e bb a s e d e n t e r p r i s em a n a g e m e n t ，基于w e b 的企业管理) 的机群管理的目的就是要解决以上问题，建 第1 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 立一种标准化的机群管理结构。 1 2 1 机群系统 1 2 相关研究 机群系统就是通过高性能网络或局部网，将一组计算机系统f 结点) 互联而形成的具有 单一系统映象的高性能、高可用、高可扩展性的系统i 3 】。典型的情况下，每个计算结点是 一台s m p 服务器、一台工作站、一台p c 计算机。更重要的是，所有的机群结点必须能一 起集体工作，如同一个单一集成的计算资源。从结构上看可归纳出机群具有如下特征： 1 构成机群系统的所有结点都是完整的商用计算机系统。“完整”即每一个结点都是我们 通常使用的一台计算机主机，主要由c p u ，c a c h e 、内存、硬盘和其它一些外设构成， 而且每个结点上都安装一份完整的商用操作系统。结点机的类型可以是p c 机、工作站， 也可以是s m p 。 2 整个系统呈现给用户的是单一系统的映象( s i m p l es y s t e mi m a g e ，简称s s 0 。系统中所 有分布的资源被组织成一个统一的整体由用户管理和使用，用户感觉不到单个结点的 存在，但是并不是指在个s m p 或一个工作站中仅有唯一一份操作系统映象驻留内 存而是指一个感觉上的单一系统。 3 整个系统具有高可用性( t - x i g h a v a i l a b i l i t y ，简称h a ) 。由于构成机群系统的结点都是完 整的商用计算机系统，所以个或者几个结点的崩溃不会导致整个系统停机，系统可 以降级使用直至崩溃的结点得以恢复。 4 整个系统具有高可扩展性( s c a l a b i l i t y ) 。可扩展性包括丰富的内涵，从某种意义上讲， 它概括了人们对高性能计算系统的许多要求，是商性能计算系统必不可少的特征。简 单的讲，我们称一个系统( 包括软、硬件) 可扩展是指通过方便的增加或升级系统现有的 资源就能满足人们对性能和功能的更高的需求。 上述机群系统的结构特征既是衡量一个系统是否是典型的机群系统的标准，同时也是 构造机群系统时的设计目标。 典型的机群系统的结构如图1 1 所示1 3 】。与s m p 和m p p 系统相比，机群系统的优点 表现在投资风险小，编程方便，系统结构灵活，性能，价格比高，能充分利用分散的计算资 源，可扩展性好等多个方面。它已成为当今互联网经济时代非常卓越的体系结构，在科学 计算和商业服务等领域有着良好的发展前景，是今后几年大型服务器发展的重要方向。 第2 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 编程环境 用户界面其它子系统 c p u l - - - - - - 一 单一系统映像基础设施 可用性基础设施 操作系统 操作系统 m e m d i s k 结点 结点 1 n i c 结点互连部件 1 2 2 机群管理系统 图1 1 理想机群体系机构 机群系统以其良好的扩展性和性能价格比，成为高性能计算领域的主流体系结构，伴 随着社会需求的增长、使用范围的扩大，对机群系统也提出了更高的要求。从应用的角度 来看，人们更关心机群系统的好用性、易管理、易维护等方面的性能。但是机群系统本身 固有的特点又给机群的管理带来了很大的困难： 机群系统采用松耦合的结构，各个结点相对独立，具有完整的操作系统，它们之间通 过网络相互通讯【3 】。不仅管理的对象很多( 几十甚至几百个结点) ，而且管理的复杂度 增加，不像对单个机器的管理，无需考虑管理中的通讯机制。 整个系统必须呈现给用户单一的系统映像。这是机群系统的特征，同时也是管理机群 所要遵循的原则。 机群系统的可扩展性。机群中的结点可以根据需要孤立出来，或者为提高计算性能增 加结点，所以管理系统必须能够实时的对此采取相应措施。 机群系统的可用性。由于各个结点都是相互独立的实体，单个结点失效不会影响到其 他结点，但是管理系统必须具有对其的恢复作用。 当然还有其它难题，在此不一一列举。因此，需要在机群系统上建立一个软件系统， 它将负责管理机群系统，实现机群功能。目前国际上流行的做法是在各结点机的操作系统 之上再建一层操作系统来管理整个机群，称之为机群操作系统( c l u s t e ro p e r a t i n gs y s t e m ) 。 从普通用户角度来看，机群操作系统是可以运行用户应用的平台；从软件开发者的角度来 看，机群操作系统是可以用于编译、调试、运行程序的环境；从系统管理员的角度来看， 机群操作系统是可以用于配置、管理、控制资源和应用的工具。因此，所谓机群操作系统 是建立在结点操作系统基础之上，是机群中最基本的一个系统软件集，它可以实现对机群 资源的配置、管理、调度、控制和监视并提供用户使用机群必需的环境和工具。 这里我们所说的机群管理系统是机群操作系统的一部分，是为了让管理员能够管理和 监控整个机群的工作状态，保证机群可靠、高效和稳定运行而设计的一套多功能、易使用、 可扩展的实用化机群管理工具。为了更好的发挥机群系统的优势，满足应用方的需求，国 第3 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 内外很多公司和研究机构都开发了自己的机群管理系统。根据功能的不同我们可以将这些 机群管理系统分为下面三类： 调度类型的管理系统 正如计算机操作系统发展的第一步是实现批处理一样，机群系统管理的第一步也是实 现一个多机系统上的批作业调度。早期的系统管理软件大多是一个作业调度系统。n h s e ( n a t i o n a lh p c cs o f t w a r ee x c h a n g e ) 在1 9 9 6 年做的关于机群系统管理软件的分析报告中提 到的软件包都是批作业系统腓队系统。有的地方把这一工作称为资源调度或资源管理，但 实质上都是指作业调度和负载平衡，当然这其中也存在一些小的差别。这一类系统管理软 件的主要功能是调度作业到一个多机系统上运行，并尽量保持系统的负载平衡。有代表性 的几个调度类型系统管理软件是：l o a ds h a r i n gf a c i l i t y ( l s f ) f 4 j 、n e t w o r kq u e u i n gs y s t e m ( n q s ) 、d i s t r i b u t e dq u e u i n gs y s t e m ( d o s ) 、p r o s p e r or e s o u r c em a n a g e r ( p r m ) 、l o a d l e v e l e r 、 p o r t a b l eb a t c hs y s t e m ( p b s ) 1 5 j 等。 支持可用性和可靠性的管理系统 对于某些应用来说，性能可能不是最重要的，而可靠性，可维护性非常重要。因此， 在这类系统中，可能根本用不上作业调度软件。在这一系统中需要对高可用性的支持， 其中，检查点和重启动工具是最重要的可用性工具。另外，快速诊断、递规测试、错误发 现和隔离、热点备份( h o s ts p a r e s ) 以及维护记录分析等等都需要软件工具来完成，以便系统 能运行更长的事件。并能更快的从错误中恢复。这一类系统的有b u l lc o r p 和c o m p a qc l u s t e r m a n a g e m e n tu t i l i t y ( c m u ) 等。 偏重监控和结点管理及操作的管理系统 由于调度类软件在监控和单个结点的管理和操作上都比较弱，医此有的系统除了配置 调度软件外还会配置一个实现单一控制点的管理工具软件。这一类软件比较鲜明的特点就 是必定有监视结点系统各种资源占用的情况的功能，并提供对单个结点及结点集进行远程 控制的操作，统一配置功能。这类软件的主要目标是提供系统的可管理性，这类系统有、，a c l u s t e rm a n a g e m e n t ( v a c m ) h 、s c m s ( s m i l ec l u s t e rm a n a g e m e n ts y s t e m ) 7 1 等。 1 2 3w b e m 目前的企业计算环境中主要包括三大类管理对象：计算机设备、网络设备和软件系统。 其中，网络设备一般通过简单网络管理协议s n m p ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 进行管理，计算机设备则可以通过桌面管理接口d m i ( d e s k t o pm a n a g e m e n ti n t e r f a c e ) 进行管 理，丽软件系统的管理目前还不夺在统一的标准。因此，目前还没有一秘标准能够对企业 计算环境中的系统资源进行统一的管理，为了实现不同的管理功能，必须采用不同的协议， 满足不同的管理标准，从而导致管理软件编制复杂，难以维护。 随着系统规模和应用复杂性的增加，急需交互方便、跨平台和互操作性强的管理方案， 人们希望能够在一个统一的管理平台上，使用一致的管理界面来管理整个系统。而现有的 第4 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 管理标准不能满足这种需要，人们迫切需要制定新的管理标准，发展新的管理模式。因此， 分布管理工作组d m t f ( d i s t r i b u t e d m a n a g e m e n t t a s k f o r c e ) 提出了一个新标准w b e m i s 】。 w b e m 具有分布和面向对象的特性，能够通过单一协议来管理系统的所有资源( 包括计算 机设备、网络设备和软件系统) 。w b e m 是对s n m p 、c m i p 和d m i 等标准的“兼容和扩 展”，而不是取而代之。这一标准包括管理信息模型c i m ( c o m m o ni n f o r m a t i o nm o d d ) ， c i m x m l 编码规范和传输协议c i m 操作h t t p 规范。 1 c i m 是一个面向对象的信息模型，c i m 定义不但包括对象的结构，而且还包括对象的 行为以及对象之间的相互关系，试图为系统、网络、和应用程序的管理建立一个统一 的信息模型。c i m 模型使在不同平台上开发的不同应用程序能够以标准化的格式来描 述被管数据，这种格式能够被不同的管理应用所共享。 2 c i m x m l 规范定义了如何使用扩展标记语言x m l 来描述c i m 类和实例，使得通过 唧协议来访问c i m 管理数据成为可能。 3 c i mo p e r a t i o n so v e rh r r p 规范定义了从c i m 操作到 r r r p 协议的映射方法，使基于 c i m 模型的管理应用能够以开放和标准化的方式进彳亍互操作。 w b e m 提供了一个可互操作且与平台无关的系统管理框架，使不同的管理系统和应用 之间能够彼此访问、控制和共享管理信息。目前，w b e m 标准得到了以i b m ，h p , i n t e l ， m i c r o s o f t ，s u n c i s c o 等多家公司的支持，获得了越来越广泛的应用，主要的应用领域包 括： 系统管理 使用w b e m 能够对各种异构系统和系统中的各种软硬件资源进行统一的管理，使得 系统管理变得更加方便和有效。m i c r o s o f t 最先在w i n d o w s 操作系统中增加了基于w b e m 的系统管理功能，并称之为w m i ( w i n d o w sm a n a g e m e n ti n s t r u m e n t a t i o n ) 。s u n 从s o l a d s 8 开始也在操作系统中实现了基于w b e m 的系统管理功能。另外目前已经存在多种w b e m 的开放源代码实现它们都符合w b e m 标准，具有不同的实现，各自可以用在不同的操 作系统上。利用这些w b e m 的开放源代码实现，可以在各种操作系统中实现基于w b e m 的系统管理功能。 存储管理 存储业界的权威组织s n i a 提出了存储管理计划( s m is t o r a g em a n a g e m e n ti n i t i a t i v e ) p j ， 此计划在w b e m 技术的基础上为存储网络的管理提供了一个统一的标准( s m i - s ) ，s m i s 利用h ，兀1 p 协议作为管理通道，使用c i m 描述存储系统资源对象，以对磁盘阵列、交换机、 磁带库等存储网络设备进行一致的管理。 网络管理 w b e m 使用h 1 t r p 作为传输协议，为基于w e b 的网络管理提供了一种解决方案，使 得w b e m 技术在网络管理领域得到了广泛的应用。目前，h po p e n v i e w 和i b mn e t v i e w 等大型网管平台都增加了对w b e m 标准的支持，w b e m 甚至有可能取代s n m p 成为下一 代的网络管理标准1 1 。 第5 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 1 3 课题研究内容 在硕士阶段，我研究的课题是基于w b e m 的机群管理系统的研究与实现，它是十五 国防预研项目“分布资源管理”的一部分。 1 1 3 1课题研究意义 为了经济有效的管理不同结构的系统和系统中不同厂商的设备，使所有的部件协同工 作，并作为一个籀体资源来操作和维护，就必须实现系统管理的标准化。目前，w b e m 得 到了以i b m ，l i p , i n t e l ，m i c r o s o f t ，s u n ，c i s c o 为首的多家厂商的支持，并在m i c r o s o f t 的 w i n d o w s 系统和s u n 的s o l a r i s 系统中获得了应用，很有希望成为计算机系统管理的标准。 机群系统也是一种计算机系统，因此我们希望通过w b e m 对机群系统进行标准化的 管理。但是机群系统又不同于一般的计算机系统，它由一些相对独立的计算机系统通过网 络互连而成，对外部提供单一映像。因此，利用w b e m 来管理机群系统和管理单个计算 机系统在结构、模型和功能等方面都存在区别。目前，对于基于w b e m 的单机系统的管 理是国内外研究的热点，但尚未发现基于w b e m 的机群系统管理的研究和实现，因此本 课题的意义主要包括： 1 实现了机群系统的标准化管理。 2 提高了机群管理系统的可移植性、可扩展性和可用性。 3 满足了银河群星机群管理系统的工程需要。 1 3 2课题研究开展的工作 本课题围绕基于w b e m 的机群管理系统的建立，主要开展了以下工作： 对w b e m 管理体系结构和机群管理系统进行了深入研究。 对c i m 模型进行了深入的分析，在a m 核心模型和通用模型的基础上进行扩展， 建立了机群系统的管理信息模型。 提出了机群管理的级联结构，设计和实现了银河群星机群管理系统y c m s ，此系 统的设计基于w b e m 标准和级联管理结构。 设计和实现了基于w b e m 的机群事件服务框架，通过事件服务来检测系统中的故 障和异常，以提高机群管理的效率和可扩展性。 对异构机群管理的问题进行了研究，并在w b e m 的基础上实现了u n i x 和 w i n d o w s 机群的混合管理，以提高机群管理的通用性。 1 4 论文结构 第6 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 本文共分八章 第一章绪论，介绍了课题的研究背景和意义，分析了课题相关的内容，包括机群系 统，机群管理系统和w b e m ，提出了课题研究的目标，说明了研究开展的工作。 第二章w b e m 管理体系结构，介绍了管理体系结构的基本概念，讨论了w b e m 管理 体系结构的组织模型、信息模型和通信模型。 第三章机群系统的c i m 模型，讨论如何建立机群系统的管理信息模型。 第四章y c m s 体系结构的设计与实现，介绍了银河群星机群系统的软硬件环境，提 出了机群管理的级联结构，对y c m s 中如何实现级联结构进行了详细的描述。 第五章y c m s 管理功能的设计与实现，介绍了y c m s 的管理功能，以用户管理和负 载监控为例，说明了管理功能的实现方法。 第六章机群管理中的事件服务，阐明了机群管理中事件服务的意义，介绍了c i m 事 件模型，提出了基于w b e m 的机群事件服务框架，描述了事件服务框架的具体实现机制。 第七章异构机群的管理，提出了异构机群管理的目标，概括了异构机群管理的般 实现机制，讨论了银河群星中异构机群管理的实现机制，对如何通过w m i 实现w i n d o w s 和u n i x 机群的混合管理进行了详细的描述。 第八章工作总结和展望，总结了课题的主要工作，并对课题后续的发展提出了自己 的看法。 第7 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 第二章w b e m 管理体系结构 与管理相关的标准框架通常被称为管理体系结构，它一般由四组标准组成f 1 i j ：信息模 型侧重于管理信息的建模和规范说明，它在语法和语意的基础上，以一种与管理相关并且 独立于厂商的方式，提出了建模和描述资源和信息的可能方法：组织模型则侧重于管理实 体和被管实体问任务分工和协作模式；通信模式确定了管理信息通信的可能性；功能模型 则定义了分解复杂“管理任务”的可能性。 组成w b e m 的三个核心标准，包括一个数据模型( c m 模型) ，一个使用x m l 的编 码规范( c i m - x m l ) 和一个基于m l t 的传输规范( c i mo p e r a t i o n so v e rh t i t ) 。在这些 核心标准的基础之上w b e m 管理体系结构对其信息模型、组织模型和通信模型进行了规 定，以实现对异构系统和网络的统一管理。本章将对w b e m 管理体系结构中的各种模型 分别进行讨论。 2 1w b e m 组织模型 如图2 1 所示，w b e m 管理体系结构由c i m 客户端，c i m 对象管理器( c l m o m ) ， 资源存储库( r e p o s i t o r y ) ，以及资源信息提供者( p r o v i d e r ) 四个部分组成。 图2 1w b e m 管理体系结构 c i m 对象管理器( a m o m ) 是资源管理的访问点，它实现各种被管理对象的创建，删 除，访问，更新等。c i m o m 区分管理请求的类型，通过资源存储库完成有关被管对象类 的管理请求，并将被管对象实例的管理请求转发给相应的p r o v i d e r 进行处理。将管理应答返 回给客户端之前，c i m o m 还能进行信息整合，错误检查等工作。根据不同的实现，c i m o m 可以采用不同的协议同客户端以及提供者之间进行通讯。 资源存储库僻e p o s i t o r y ) 对被管对象进行持久存储，具体的存储机制可能是序列化对 第8 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 象，文本文件，也可能是数据库。资源存储库使用名字空间( n a m e s p a c e ) 来区分不同域内的 信息模型，在同一个名字空间内，耍保证模型的命名是唯一的。在w - b e m e o ，模型信息生 成以后可以根据管理请求进行动态改变，而不像s n m pm i b 编译生成后不能再改变。此外， 根据实现的不同，资源存储库中除了存储被管对象类，还可以存储静态的被管对象实例信 息。 w b e m 客户端可以看作是管理器和c i m o m 之间的接口。基于h t l t 协议的c i m 操作是 d m t f 定义的客户端和c i m o m 之间的标准传输协议。然丽，很多w b e m 实现支持其它的通 讯机制。例女h j a v a 实现支持r m i ( r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ) ，m i c r o s o f t 实现支持d c o m 协议。 使用h t y p 协议可以保证客户端和c i m o m 之间的互操作性。 资源信息提供者( p r o v i d e 0 负责对一种或者多种类型的资源进行实际管理。它接收从 c i m o m 发来的管理请求，将c i m 格式的管理请求转换成具体资源的管理操作，并且将具 体资源的管理应答转换成c i m 格式的管理应答。p r o v i d e r 实际上就是具体资源的管理代理。 不同的p r o v i d e r 能够对不同类型资源进行管理。例如s n m pp r o v i d e r 管理基于s n m p 协议 的网络设备，w d mp r o v i d e r 管理w i n d o w s 系统中的标准外部设备。不同的p r o v i d e r 和 c i m o m 之间通过相同的p r o v i d e r 接口进行通信。 w b e m 管理体系结构的核心是c i m o m 。对客户端而言，c i m o m 提供了单一的资源 访问点和访问接口，消除了对不同类型资源和不同位置的资源进行管理的差异。w b e m 组 织模型和一般的管理体系结构的组织模型( 如s n m p 组织模型) 相比，最主要的区别就是 在管理方和管理代理之间增加了一个中间层( c i m o m ) ，这一中间层的引入，使w b e m 能 够整合各种已经存在的管理标准( 允许系统中存在多种类型的管理代理) ，实现对异构系统 和网络中资源的统一管理。 2 2 1c i m 模型概述 2 2w b e m 信息模型 在系统管理中，被管资源有方方面面的特性，对于特定的管理来说，只对某方面的特 性感兴趣。另外，为了进行管理，往往不仅需要了解基本特征，还需要在这些基本特征的 基础上进行统计和分析。因此需要对被管资源进行抽象，一方面提取相关特征，忽略无关 特征，另一方面指对基本特征的观测结果进行加工和提炼。被管资源的抽象表示在系统管 理中称为被管对象。从管理体系结构的角度来看，管理就是利用管理协议将管理命令传送 到管理实体，对其管辖的被管对象迸行检测和控制。检测意味着要对被管对象进行读访问， 而控制则要对被管对象进行写访问。 信息模型用来对被管对象进行描述。它规定了被管对象如何被唯一的标识，使被管对 象具有全局唯一的名称和意义。管理信息模型还规定了个被管对象由哪些部分组成，具 有哪些行为特征，如何进行操作以及和其它被管对象之间的关系。不同的管理标准通常定 第9 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 义了不同的管理模型，这些信息模型一般是为不同的应用领域设计的。例如o s i 信息模型 主要用于电信网络的管理，s n m p 信息模型主要用于计算机局域网的管理，d m i 管理信息 模型主要用于工作站计算机及其组件的管理。多种信息模型的存在也导致了“管理孤岛” 现象的出现，即各个管理域之间无法建立联系。 为了消除管理孤岛，实现分布系统的统一管理，d m t f 提出了通用信息模型c i m 。c i m 试图包容现在所有的管理信息模型，它可以在最大程度上减少各种管理信息模型集成所带 来的信息损失f n l 。因为信息模型重点是放在通用的特征方面，所以d m t f 称这种信息模型 为a m ，即通用信息模型【1 2 j 。 c 1 m 是一种面向对象的管理信息模型。在c i m 模型中被管对象的定义以类为单位， 一个被管对象类可以对多个类似的资源进行描述。每个被管对象不仅可以定义属性，还可 以定义对定义方法，通过方法对被管对象进行操作。此外，还可以定义关联，描述被管对 象之间的相互关系。面向对象的信息模型使被管对象具有了更加丰富的语义。通过操作被 管对象的属性、方法和关联，我们可以获得更加强大的管理功能 c i m 是一种典型的分层管理信息模型，它由核心模型，通用模型，扩展模型组成。核 心模型由一组类和一组集合层次组成，这些类提供通用继承性，这些集合可运用于所有管 理域。通用模型详细说明具体管理区域的模型，包括系统、设备、物理实体、网络、用户 和服务层协议模型。扩展模型描绘核心模型以及一个或多个通用模型在特定技术、特定平 台和或特定实现上的扩展，构造扩展模型的目的是为了满足特定应用或特定平台的需要。 分层的管理信息模型使c i m 可以应用在任何管理领域。 c i m 模型支持映射。c i m 模型可以利用现有的其它各种管理信息模型，通过一定的机 制将它们映射成c i m 模型。支持映射的特点，使c i m 模型能够方便的集成其它的管理信 息模型。 c i m 模型独立于实现，它是一个概念模型，与具体的实现无关。根据特定需要，可以 采用不同的方式实现c i m 模型。例如可以使用关系数据库实现a m 模型，或者使用j a v a 提供的对象序列化机制来实现c i m 模型。通过不同方式实现的c i m 模型可以用于不同的 应用系统中。 2 2 2 元模型 元模型是c i m 模型的形式化定义，它定义了表示模型的基本词汇以及词汇的用法和语 义。定义了元模型以后，信息模型的描述才更加规范。元模型的存在，使得不同信息模型 之间的映射成为可能1 1 3 1 。 c 1 m 模型，不管是核心模型、公共模型还是扩展模型的定义都必须在元模型的基础之上 进行定义，符合元模型的规范。在c i m 中，使用统一对象建模语义u m l ( u n i f i e dm o d e l i n g l a n g u a g e ) 来定义元模型的结构。元模型的元素包括模式、类、属性、方法、关联等，如图 2 2 所示： 第1 0 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 图2 2c i m 元模型 _ 模式：具有统一属主的一组类。用它来管理和类命名。类的命名在同一模式中是 唯一的。 类：是支持同一类型( 相同的属性和方法) 的一组实例的集合。 一属性：用以刻画类实例的性质，具有一对g e t 和s e t 函数，分别返回和设置状态值。 方法：定义了对象可以执行的一组操作。 限定符：用于指明命名单元( n 锄c de l e m e n 0 的特征，例如定义属性特征的限定词 或类的关键字。q u a l i f i e r 提供了一种机制，使得元模式以一种受限制和控制的方 式扩展。 _ 关联：用于表示两个或两个以上的对象间关系的类( 或者实例) ，从而它们中的每 一个都包含至少两个引用。 _引用：定义了每个对象在a s s o c i a t i o n 中的角色。 一触发器( t r i g g e 0 ：用来识别类实例的状态改变瞳u 建、删除、更新和存取) 和属性的 更新和存取。 事件( i n d i c a t i o n ) 用于定义不同类型的事件通告，这些类的实例就是由触发器机制 所产生的具体事件通告的相应类型。 2 2 3 核心模型 核心模型是抽象层次最高的层，它必须兼容c i m 规范。核心模型描述信息模型中适用 于所有管理区域的概念。它由一组类、属性、方法和关联构成，它定义了像被管理系统元 素m a n a g e d s y s t e m e l e m e n t 和依赖关系d e p e n d e n c y 这样的抽象对象，所有的知识域都能使 用它们。核心模型也定义了某些普通对象( 如：c o m p u t e r s y s t e m 、p h y s i c a l e l e m e n t 和 l o g i c a l e l e m e n t ) ，用