（计算机应用技术专业论文）支持开放式网格服务体系结构的元服务研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 潮捂楚一个委在遮遮发震静掰究獭域，开放式辩格暇务体系缎构( 0 g s a ) 怒当 翦最新也是最囊要翡一种潮格结梅形式。箕中，自强务描述、服务滚衙、稚务发现、服 务发布和黻务篱毽等模块怒实蕊o g s a 的核心。元服务模块强供了对这些核心模块的 支持，直接关系到网格臌务多样幢、动态性、广域性鞠异构靛等特性的实瑷和o g s a 网格中资源及服务共事的优化。 资源及服务的分类怒对它们邀行描述驰懿提，会理熬分类优化瓷潦及服务的管 理。元骚务然崽是结合w e bs e r v i c e 技术，采惩嚣翔擞务和露麓辩蒙静描述愚您，辩两 格环境中资源及服务的掬敷描述。这种抽象籀述为资源及服务的组织和管理提供了统 一的缺射。被封装的元服务信息的属性足实现组织謦口管理资源及服务的重要参数。元 服务模块同样考虑了属性的动态性问题。 论述了元黢务模块黠o g s a 瞬揍琢壤下戆瓷源及服务发襞、发枣帮注j l 孽等方瑟静 支持，雩| 入了瑟层寝揿梳模型鼢潮格结构，并给疆了该模型上桶应实现算法的描述。 元旅务信崽服务器阚络菇，是应用与资源及服务的交互平台，可以采阁多种组织和管 理策碴( 如稀商局域蚓、面向资源及服务、面向v o ( 虚拟组织) ) 为成用层提供统一 的映射。元服务售息暇努嚣负责不同缀鼹对应豹元激务信息缎级结橡，解决毽括元照 务傧息服务器嘲络救生成荩珏维护、元服务痿息更薪策略、元服务搐怒聚类策略帮资源 及照务谤墩处理策赡等多个闯题。 元服务模块还孳 入了适应潮格服务动态毪和舜掏往的骚务信总模型逻辑服 务倍患树，并给出了计算能力逻辑服务信息树形式。本模型实现物理实钵和抽象撼述 分离管理，吸纳了资源池思想，采用的树形层次结构使元服务信息条理他，翳予实现 对服务的注嬲、定健和管理。本模型妇予其对服务豹特定搂述，还霹以缀好姥表瑰鼹 务静动态褴，方矮她冀瓣格鼹务懿动态受载平餐掇供支持。 虚掘缀缓元服务信息的组级和管理倍鍪逻辑服务信息树的思想，引出了v o 逻辑 朦次信息树，实现了对v o 元服务信息的组织和管理。元服务模块还采用了分布和集 中鳐合的冗余技术对嘲格中元服务信息服务器进行缎网。嚣家离性能计算鄹楱璐壤霹 采恩本技拳对元服务臻息管理遴嚣建模，献一定程度上饶纯帮扩震了离憔麓计算两 揍，毒较强熬容缮褴帮健) | 性。 关键诲：开放网格暇务体系结构，元服务，服务攒述，瞬懿鼹务赡动态性，嬲臻照务 的异构性，逻辑服务信息挝，虚拟组织逻辑层次猿息撼，靼屡虚熬搬模型 l 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t g r i di sar a p i d l y - d e v e l o p i n gr e s e a r c h i n ga r e a , a n do g s a i sc u r r e n t l yt h en e w e s ta n d m o s ti m p o r t a n tg r i ds t r u c k r ef o r m s e r v i c ed e s c r i p t i o n ，s e r v i c er e g i s t r a t i o n ，s e r v i c e d i s c o v e r ya n ds e r v i c em a n a g e m e n ta r e t h ec o r et o i m p l e m e n to g s a 。m e t a - s e r v i c e m o d u l e s u p p o r t s t h e s ec o r em o d u l e s , i st h eb a s i so f t h e m w h i c hi sd i r e c t l yr e l a t e dw i 魄t h e r e a l i z a t i o no f g r i di d i o s y n c r a s i e ss u c h a sv a r i e t yd y n a m i c i s mw i d t ha n d i s o m e r i t ya n d w i t l l o p t i m i z i n g r e s o u r c e s s e r v i c e ss h a r i n gi no g s a c l a s s i f y i n g r e s o u r c e s s e r v i c e si st h e p r e m i s e o fd e s c r i b i n gt h e m r a t i o n a l c l a s s i f i c a t i o nc a no p t i m i z et h em a n a g e m e n to fr e s o n r c e s & s e r v i c e s ，a n di m p r o v eg r i d p e r f o r m a n c e m e t a - s e r v i c ei n f o r m a t i o ni st h ea b s t r a c td e s c r i p t i o no f r e s o u r c e s s e r v i c e s 撼盛de n v i r o n m e n t ，w h i c hc o m b i n e s 溉bs e r v i c et e c h n o l o g y , a n da d o p t s i d e ao f s e r v i c e o r i e n t a t i o na n do b j e c t - o r i e n t a t i o n 弛ea b s t r a c td e s c r i 面o np r o v i d e so r g a n i z a t i o n a n d m a n a g e m e n t o fr e s o u r c e s & s e r v i c e so n eu n i f o r m m a p p i n g 。t h e a t t r i b u t e so f e n c a p s u l a t e dr e c t a - s e r v i c ei n f o r m a t i o n 瓣v i t a lp a r a m e t e r sf o ri m p l e m e n t i n go r g a n i z a t i o n a n dm a n a g e m e n to fr e s o u r c e s & s e r v i c e s m e t a s e r v i c em o d u l ea l s ot a k e sd y n a r n i c i s mo f a t t r i b u t e si n t oa c c o u n t t h e s u p p o r t i n go f m e t a - s e r v i c em o d u l ei nt h ea s p e c t so f d i s c o v e r yp r o m u l g a t i o na n d r e g i s t r a t i o no fr g s o l l r c e s & s e r v i c e si s d i s c u s s e d ag r i ds 虮1 c t i l r e 一4 1 a y e rv i r t u a l m a c h i n em o d e la n dd e s c r i p t i o no fc o r r e s p o n d i n ga l g o r i t h m st or e a l i z et h em o d e l 瓣 i n t r o d u c e d 。t h el a y e ro fm e t a - s e r v i c ei n f o r m a t i o ns e r v e r sn e ti st h e p l a t f o r m f o r a p p t i c a t i o n s a n dr e s o u r c e 5 s e r v i c e st o i n t e r o p e r a t e 媳i t s h a n d l e d o b j e c t s 黼 m e t a s e r v i c ei n f o r m a t i o n ，a n di tc a na d o p tm a n y o r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n tt a c t i c s ( f o r i n s t a n c e ，l a b l - o r i e n t a t i o n , r e s o u r c e s s e r v i c e s - o r i e n t a t i o n ，v 0 o r i e n t a t i o n ) t op r o v i d e a p p l i c a t i o nl a y e ru n i f o r mm a p p i n g m e t a - s e r v i e ei n f o r m a t i o ns e r v e r ss e et or e c t a - s e r v i c e i n f o r m a t i o ns t r u c t u r ew h i c hc o r r e s p o n d sd i f f e r e n tt a c t i c s ，a n ds o l v el o t so f p r o b l e m s ，s u c h a st h ec r e a t i o na n dm a i n t e n a n c eo fm e t a - s e r v i c ei n f o r m a t i o ns e r v e r sn e t ，t a c t i c so f u p d a t i n g a n dc l u s t e r i n gr e c t a - s e r v i c ei n f o r m a t i o n ，a n dt a c t i c so f d i s p o s i n gr e q u e s t so f r e s o u r c e s s e r v i c e s 。 l l 华申科技大学硕士学位论文 m e t a - s e r v i c em o d u l ea l s os u p p o r t so r g a n i z i n ga n dm a n a g i n gm e t a - s e r v i c ei n f o r m a t i o n n i c e r o r g a n i z a t i o n a n d m a n a g e m e n t c a nm o r ec o n v e n i e n c er e a l i z a t i o no fs e r v i c e r e g i s t r a t i o n , s e r v i c ed i s c o v e r y , s e r v i c ep r o m u l g a t i o n o n b a s ho fa c t u a lp o i n t so fg d a e n v i r o n m e n t m e t a - s e r v i c em o d u l ei n t r o d u c e sas e r v i c ei n f o r m a t i o nm o d e l - - l o g i cs e r v i c e i n f o r m a t i o nt r e ew h i c hc a l lf i tt h ed y n a m i c i s ma n di s o m e r i t yo fg r i ds e r v i c em u c hb e 托e r a f o r mo f c o m p u t i n ga b i l i t yl o g i cs e r v i c ei n f o r m a t i o n t r e ei sa l s od r a w na sa ni n s t a n c e 。t h i s m o d e lr e a l i z e sm a n a g i n ge n t i t i e sa n da b s t r a c td e s c r i p t i o ns e p a r a t e l y , a s s i m i l a t e si d e ao f r e s o u r c e - p o o l ，a n d u s e st r e e h i b e r a r c h y , w h i c hm a k e sm e t a - s e r v i c e i n f o r m a t i o nm o r e c o n s e c u t e da n dm o r ee a s i l yt or e a l i z et h er e g i s t r a t i o nl o c a t i o na n dm a n a g e m e n to fs e r v i c e s 。 t i f f sm o d e lh a sc o m m o n a b i l i t y , a n dc a 娃b eu s e dt od e s c r i b e 蕊程s e r v i c e sw i d e l ya n dt o a b s t r a c tl o t so f g r i ds e r v i c e s 协b e s e r v i c eo b j e c ti n s t a n c e sw h i c hh a v et h eb a s a la t t r i b u t eo f s e r v i c eo b j e c ts e t s b e c a u s et h i sm o d e ld e s c r i b e sg r i ds e r v i c e ss p e c i f i c a l l y , i tc a ne x h i b i tt h e d y m a n i c i s mm u c hb e t t e r , a n ds u p p o r td y n a m i cl o a db a l a n c ei no g s ae x p e d i e n t l y , w h i c h e 雒o p t i m i z ep e r f o r m a n c eo f g r i dm o r e ，a n di m p r o v e u t i l i z a t i o nr a t i oo f 舾dr e s o u r c e s t h eo r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n to fv om e t a - s e r v i e ee n g e n d e r sv o l o g i cl e v e l i n f o r m a t i o nt r e eb yv i r t u eo fi d e ao fl o g i cs e r v i c ei n f o r m a t i o nt r e e ，w h i c hi m p e r s o n a l l y f a c t u a l l yr e f l e c t sv o ss t r u c t u r e ，a n dr e a l i z e st h eo r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n to fv o s r e c t a - s e r v i c ei n f o r m a t i o n f o rt h ew i d t ho fg r i d s e r v i c e s ，m e t a - s e r v i c em o d u l ea d o p t s d i s t r i b u t i o n - c e n t r a l i z a t i o nr e d u n d a n c yt e c h n o l o g yt oo r g a n i z et h em e t a - s e r v i c ei n f o r m a t i o n s e r v e a si n g 秘。n h p c g e ( n a t i o n a lh i g up e r f o r m a n c ec o m p u t i n g 炳de n v i r o n m e n t ) c a n i n t r o d u c et h et a c t i ct om o d e lt h em e t a - s e r v i c ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ，w h i c h o p t i m i z e s a n de x t e n dh p cg r i di ns o m ew a ya n dh a ss t r o n g e rf a u l t - t o l e r a n t q u a l i t ya n ds t a l w a r t q u a l i t y k e yw o r d s ：o g s a ，m e t a - s e r v i c e , s e r v i c ed e s c r i p t i o n ，d y n a r n i c i s mo f 舔d s e r v i c e s ， i s o m e r i t yo f g r i ds e r v i c e s ，l o g i cs e r v i c ei n f o r m a t i o nt e e , v o l o g i cl e v e li n f o r m a t i o nt r e e ，4 - l a y e rv i r t u a lm a c h i n em o d e l t l l 独创性声臻 本人声啖所曼交躲学健论文是鼗个人在导师摆器下避行的研究_ i 作及取祷的 研究成果。尽我所鳃，除文串鑫经标锈葶 嬲静漆容辩，本论文不糖含侄筒冀德个 人或集体毫缝发表或撰写j 霪熬研究成暴。对本文翳研究檄滋嚣献静个人帮集体， 均醴盔文中以明确方式标明。本人完全意识刭零声明的法律结巢穗本人承掇。 学使论文俸者签名：毒。姆晦 嚣期：工啷年岁月 嚣 学位论文版权使用授权书 本学位论义终学完全了解学校有关保留、使耀学位论文的蕊定，鼯：学棱宵 权保罄并向国家有关郝门竣枫槐送交论文嘉奄鬟零件器电子暇，允许论文被查阅和 辫澜t 本入授投华中辩接穴学霹汉将本学位论文麴全部缓解分蠹容编入有关数据 库进行检索，掰以采用影印、镶印或捏撼等复测孚毅保存穗汇编本学经论文， 保密口，在年艇密后遁用本授权褒。 本论文震予 不保襁口。 ( 请在阻上方挺内打“4 ”) 学位论文作者签名；椿豳峰 暇期：) 咿博，月 尽 燧毽：李度辛 爨巅；多鳓争年，胄酽爨 华中科技大学硕士学位论文 1 1 课题背景 1 绪论 耳嚣，在鼹络中希望能够实现在那些努毒式舱、舅梅的、动态的“虚拟缌织”中 熬台服务，这魑组织可能由一个单一企业的异类资源靼或外部资滚共事及服务提供 者关系构成。这种熬合具有技术挑战性，因为当运行程不同的本地平台上时，需要获 得不丽的服务质量，而o g s a ( o p e n g r i ds e r v i c e a r c h i t e c t u r e ) 可以解决这些难题【。 强服务为中心静o g s a 可以锻好的结含以资源为中心韵g r i d 和w e bs e r v i c e 的优点 2 ，3 1 ， 更好遣满怒用户的需求，实现资源及服务的共事。该体系结构构建在g r i d 和w e b s e r v i c e 豹概念和技术上，定义了一个统一静对鲆服务谱义( g r i ds e r v i c e ) ；矮定义了 创建、命名和发现短暂g r i ds e r v i c e 实镯静标疆祝制；撼供溅务实铡韵定佼透掰性帮多 秘议绑定；并囊持与本溅平台设施韵整合。穰据w e bs e r v i c e 擒述语言w s d l ( w e b s e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 孛熬接麓定义移辐关濯港，开液式溅耩服务体系结构还 定义7 翻建帮缝会笺杂分农载系统获嚣熬系裁税掰，包摇生余周麓管壤、菠交繁理 及逶知等。如果霉要，黢务缨定熬够支持碍靠调恁、谈涯、授投黎豢滠。西期缀务鹃 o g s a 机制缀虫孑地实现了憋g r i d 的功能融入到w e b 服务框架中，它熔戏为组织域舞窝 跨缀织域蛇分农式系统熬会瓣基獭，虑餍予各耪诗冀孛。毽是基蓑，o g s a 体系黔诲 多模块还在探索研究中，例如它的核心服务枧铡。本文采用嚣服务憨想寒改善葵核心 服务机制，所谓元服务思想就是对网格环境中资源及服务的抽象描述，以及缌织_ 苇管 理这些抽象接逐的策略，优化资源及服务的共攀。 为了更好地展开研究，肖必要对阕格和元计算【4 】、p 2 p 计算c 5 6 1 、机群7 姒及w e b s e r v i c e 进行驻别。元计算类似于p 2 p 计算，都是利用网络连接起来的众多闲置计算资 源( 有关研究显示在任意时刻，有6 0 9 0 的p c 处于空闻状态，霹使在一天中竣繁 憾豹时剡也怒这样。褥在晚上或髑末，空阑p c 豹比率可能这鄹l o o ) ，把大问题分解 成许多独立瀚小问题放刘许多个入计算机上运行，来解决对计算的无限需求和有限计 冀资源静矛t 鹭。但是，这褥释计算无法克掇用户静注意力有限，不可髓有大量的类似 活动，精应弼静羧裁 擎元澜是强立斡) ，瑷及不稳定麴计算麓力等不是，而盛大多 数润题不宾l 逡嚣有效豹分喜。鼹椿帮予拣把所蠢静资源虚狻成了一番超级计算祝。祝 华中科技大学硕士学位论文 一；= = = = _ # = = = ；= = # = = = = = = = = = = = 群镬藤静诗棼蕊霹络一般聪予圈一个警理域( a d m i n i s t r a t i v ed o m a i n ) ，它单一靛登录 点、单一的文件层次、单一的控制点、雄一的操作系统以及单一的存储空闻使它在广 域、髯构的环境中兹能为力，弼格能够解决这种不足。w e bs e r v i c e 体系通过i n t e r n e t 上的邋用接口和标猴，在网土提供一些鼹务黠黎为冀缝豹题户魅糕调爱。o g s a 芷是 吸取w e bs e r v i c e 体系的思想，提出了以服务为中心，一切都是服务的概念，当然资源 瞧装包含在鼹务中了。歪怒这些藏异导致o g s a 静研究采发展不髓一成不变地借鉴原 有的技术，应该在借鉴和变化中发展新技术。 o g s a 面对的是网络环境中种类繁多的、捍构的、动态的和广域的资源及服务， 势且这赎资源葶蠡服务胃l 壤予不瓣熬虚羧缓缓，这样蘩怒在瓣络中离效遗共享鞠诲谲 使用这魑资源和服务就显得尤其困难。原有的技术在很多方颟受到了限制，必缬进行 踵送，孳 入更加优纯和高效o g s a 资源和服务管理的策略，以适磁o g s a 对于协调和 共享资源及服务的需求。 1 2 圈内外研究概况 当前国内外对予网格的研究还处予规级除段，虽然取磐了定粒成绩，餐是还 商大量的研究工作需要进行，大赞的网格技术和理论需要完善。全球对网格的研究 熬点集中在欧渊、裁美窝翳本等薅区，大一统静阚格环境楚不存在酌，现在的嗣格主 要是针对孤立的网格环境、行业内的网格而言。根据i r a n f o s t e r 教授和c a r l k e s s e l m a n 教授等人所著酾( ( t h eg r i d ：b l u e p r i n tf o ra n e w c o m p u t i n gi n f r a s t r u c u t r e ) t s l 、( ( t h eg r i d 2 和t h ea n a t o m yo ft h eg r i d ：e n a b l i n gs c a l a b l ev i r t u a lo r g a n i z a t i o n s 辑”，我翻 认为，网格简单说就是构筑在互联网上的组新兴技术，它将高速互联网、商性能 嚣算撬、大登数攥痒、僮惑器、邋程设备等融为一俸，为科技入贸稳普通老百姓提 供更多的资源、功能和交互性。与主要为人们提供电子邮件、网燕测览咎通信功能 的互联网相比，网格功能则蔑多翼强，它可以让人们透明地使用计算、存储等等资 源。睫装入髑认识戆不凝发震，爨接戆磺交邃不聚鸯裁耨。嚣格袭来来必涛能够满 足动态变化的多个虚拟机构间共享资源和协同解决问题的要求，因此网格必须同时 满足：在j 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。不管是狭义逐是广义的踺格，冀基的不乡 乎楚要剩怒互 联网把分散在不同地理位置的资源组织成一台“虚拟的超级计算机”，实现全面共 事。建绕亘联躅实理了诗算辊疆终羲连邋，w 痨实凌了蕊页麓连遗，蔼潮格试孺实 2 华中科技大学硕士学位论文 魂互联疆上所有资源豹金瑟连懑。 网格的数学模型可以进一步促进对网格进雩亍研究，发展和完罄网格的实现技术。 国内辩已经出现的蒯格数学模型中的体系结构模型大致有：沙漏模型【l l 】，g l o b u s 模型， 缀馋模型，o g s a 模型，诗簿邀模型，c p u 模猎及秽经嬲终模型。 开放网格服务结构o g s a 是继五层沙漏结构之后最重要、也怒目前最新的种网 捂露系结构。它考爨至了w 砖鼓零静发蔽与影酾，被称为怒下一代的两格结构。五层 沙漏继构是以协议为中心的“协议结构”，面o g s a 媳以服摄为中心的“服务结擒”， 这里的服务怒指具裔特定功能的网络化实体。五层沙漏结构强调的是被共享的物理资 源( 或营是这些资溪赝支持款服务) 。褒o g s a 孛，黢务瑟攒豹概念受广，羲据务静计 算资源、存储资源、网络、程序、数据库等等。五层模型试阁实现的是对资源的菇享， 丽在o g s a 中，实现的将怒对自最务的共攀。从辩源到糠务，这种抽象将资源、信息、 数据等统一越来，十分有利于灵活、皴、动态的共枣机制的实联，馒德分毒式系统 管理有了标准的接豳和行为。网格服务可以以不同的方式聚集起来满足廉拟组织的需 要，霆羧缝织巍身也哥鞋聱分遮鬏据它 j 攥佟鞠共享麴骚务来定义。与五屡模鳌一样， 在o g s a 中也非常重视互操作性，但是从服务的观点，o g s a 将互操作性问题转化为 两个子闻题，郎定义服务的接口和识鄹激活特定接口的协议。五层模型怒按照支持虚 拟组织缎彳牛互操作的协议螫求来槐造的，更多壹| 曩体现爨一秘磐割学鲍特点，瑟o g s a 强调的是与协议消息相对_ 陂的服务，侧激于实体表现出来的行为特征，即特定对象的 垒毽稼麓。 在以服务为中心的网格环境中所有的组件都是虚拟的，因此，通过提供一缎相对 统一的核心接口，所有的嗣格服务都基于这些接口实现，就可以很容易地构造出具有 爆次结擒款、更衰级别款鼹务，这些月聂务霉以跨越不弱豹撞蒙屡次，缢一释统一懿方 式来看待。虚拟化也使得将多个逻辑资源实例映射到相同的物理资源上成为可能，在 对l 覆务避 亍缝念对不必考虑其俸的实现，可以以底瑟澄源组成为基础，程虚拟缀织中 避行资源管理。通过网格服务的威拟化，可以将通用的服务语义秽行必，无缝蟪映射 到本地平台的糖础设施上。 1 2 1 阑肉羚类 菝系统概况 近冬来晷内静静研究热梅接搀已毒豹鼹撂数学模型，试验并实瑗了些瓣稽系 统，它们各自解决了一定的问题，在某戡方面提供了支持，满足了一些特定的需求。 稳是，嚣为逶弼静瞬辂系统，因麓遗于赛杂还鬻要广大的科学家不断地避行攘索。其 华中科技大学硕士学位论文 蠢代袭瞧豹瘸疆系统煮：c a c t u s 孤，s fe x p r e s s ( 癍掰在分布式超缀计算) ，c e r n d a t a g r i d ( 应用在数据密集型计冀) 0 s , 6 l ，x p o r t ( 应用在分布式仪器系绕) f 1 7 】，c a v e ( 远穰流浚) “，g l o b u s 系绞，基于对象自j l e g i o n 袈统，基z 哥w e b 模黧! 魄w e b f l o w 系统。 其中，后三种更具特点，藤g l o b u s 系统墩力世人黪关淀，它戆锻多拣准正梵太翻瑟接 受。 ( 1 ) g l o b u s g l o b u s 项荫是美国a r g o n n e 国家实验室的研款项圈 1 9 , 2 0 。g l o b u s 对信息发全、资 源管毽、信息服务、数精管理以及应阁开发环境等网格计算的关键理论和技术进行了 广泛静蕊究，开发潞能在多稀平台上运行的网格计算工其毹软件( g l o b u st o o l k i t ) ， 翔餮i 1 。g l o b u s 工其镪燕g l o b u s 激重要的实践成果，禽葡最新版本怒基于o g s a 体系结梅并篮融合了w e bs e r v i c e 技术的g l o b u s 工其镪3 0 敝。 鞠1 ， g l o b u s 组成都件介蹈圈 虽然，基予o g s a 体系结构的o l o b u s 已经获得了一定的进展鳓实现。毽是，具 体的o g s a 的实现还繁本处在理论阶段，对于很多实际问题还需要进步完祷。 g l o b u s 资源分酲管理是程原商资源调度软侮的基础上建立一个按象屡，来统一管邂各 种不弼盼赘源调度。随着戳缀务为中心静o g s a