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摘要 随着网格技术的不断发展和成熟，人们对服务质量q o s 的要求也在不断增加。 w s a g r e e m e n t 规范定义了描述服务提供者所提供的服务能力和服务使用者对服 务的需求以及双方责任的语言和协议。 本文详细分析了w s a g r e e m e n t 规范关于不支持不同抽象层次的等级参数映射， 没有提供一套灵活的机制提供给使用者来构造自己的服务等级参数，对协商的消 息和行为的支持不足和对服务等级合约管理的不充分等问题。同时，分析了在可 接插服务环境下，服务迁移后如何重新计算服务等级参数，如何重新协商服务等 级目标，如何管理已经签订的服务等级合约等问题。针对面临的问题，提出了解 决的方案，主要工作包括： 1 ) 提供了一套映射变换机制，帮助使用者根据自己的需求和服务的特点构造自 己的服务等级参数。并且能够帮助描述在服务迁移后不同服务等级参数之间 的映射变换。使得在服务迁移之后，能够在新的服务环境下重新计算服务的 使用者与原服务的提供者签订的服务等级合约中的服务等级参数、重新评估 原先签订的服务等级合约的服务保证条款在新的服务环境下是否能够满足。 2 ) 提供了一套服务等级目标的表达机制，增强了w s a g r e e m e n t 规范中服务等 级目标的表达能力，统一了m a r c oa i e l l o ，g a n n af r a n k o v a 等人对 w s a g r e e m e n t 规范扩展加入的协商保证条款和服务等级目标的表达方式。 3 ) 在m a r c oa i e l l o 。6 a n n af r a n k o v a 等人对w s - a g r e e m e n t 规范扩展的基础上， 进一步扩展了w s a g r e e m e n t 规范，在规范中加入了映射变换机制的描述和 等价条款的定义，解决了服务迁移后不能计算原先的服务等级参数而不能评 估相应的保证条款的问题。 4 ) 最后使用m a r c oa i e l l o ，g a n n af r a n k o v a 等人对w s a g r e e m e n t 的形式化描 述的方法和思路，对最进一步扩展后的可接插服务中服务等级合约进行了形 式化建模，对其状态变迁进行了描述，讨论了在可接插服务环境下服务等级 合约的管理。 关键字：s l a ，网格服务，w s - a g r e e m e n t ，服务等级参数，服务等级目标 砸i - ? 恤皓立f j 抽愀井c ，帕资源竹理 a b s t r a c t w s - a g r e e m e n td e f i n e sa n dd e s c r i b e st h el a n g u a g ea n dp r o t o c o lo ft h ep r o v i d e r s s e r v i c ea b i l i t ya n dt h ec o n s u m e r s d e m a n d sf o rs e r v i c ea sw e l la st h er e s p o n s i b i l i t yo f e a c ho t h e r t h i st h e s i s a n a l y z e s t h ep r o b l e m sw i t hw s - a g r e e m e n to fn o t s u p p o r t i n g l e v e l p a r a m e t e r sm a p p i n go fd i f f e r e n ta b s t r a c tl e v e l ，n o rp r o v i d i n go n es e to ff l e x i b l e m e c h a n i s mf o ru s e r st oc o n s t r u c tt h e i ro w ns e r v i c el e v e lp a r a m e t e r s ，a sw e l la st h e d e f i c i e n c yo ft h ec o n t r a c tm a n a g e m e n to fs e r v i c el e v e l ；a n du n d e rt h ep l u g g a b l e s e r v i c ee n v i r o n m e n t ，t h ei s s u e so fr e c a l c u l a t i n gs e r v i c el e v e lp a r a m e t e r sa f t e rs e r v i c e t r a n s f e r e n c e ，a n dr e n e g o t i a t i n gt h es e r v i c el e v e lo b j e c t i v e i nv i e wo fe x i s t i n g d i f f i c u l t i e s ，t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dt h es o l u t i o n sa sb e l o w , a n dt h em a i nj o b si n c l u d e ： p r o v i d i n go n es e to fm a p p i n gt r a n s f o r mm e c h a n i s mt oh e l pt h eu s e r st oc o n s t r u c t t h e i ro w ns e r v i c el e v e lp a r a m e t e r s ，a c c o r d i n gt ot h e i ro w nd e m a n d sa n ds e r v i c e c h a r a c t e r i s t i c ；a n dt od e s c r i b et h em a p p i n gt r a n s f o r mo fd i f f e r e n ts e r v i c el e v e l p a r a m e t e r sa f t e rs e r v i c et r a n s f e r e n c e t h en e wm e c h a n i s me n a b l e sr e c a l c u l a t i n g t h es e r v i c el e v e lp a r a m e t e r si ns e r v i c el e v e la g r e e m e n ts i g n e db yt h es e r v i c eu s e r s a n dt h ep r i m a r ys e r v i c ep r o v i d e r ，a n dr e a p p r a i s i n gw h e t h e rt h es e r v i c eg u a r a n t e e t e r mo ft h ep r i m a r ys e r v i c el e v e la g r e e m e n ts u i t st h en e ws e r v i c ee n v i r o n m e n t p r o v i d i n go n es e to fe x p r e s s i n gm e c h a n i s mo fs e r v i c el e v e lo b j e c t i v e w h i c h s t r e n g t h e n st h ee x p r e s s i n ga b i l i t yo fw s a g r e e m e n ta b o u tt h es e r v i c el e v e l o b j e c t i v e ，a n ds t a n d a r d i z e st h ee x p a n d i n gc o n s u l t a t i o ng u a r a n t e et e r ma n dt h e e x p r e s s i n gw a yo fs e r v i c el e v e lo b j e c t i v eo fw s - a g r e e m e n tb ym a r c oa i e l l o ， g a n n af r a n k o v ae t c e x p a n d i n gt h ew s a g r e e m e n t a n da d d i n g t h ed e s c r i p t i o no f e x p a n d i n g m e c h a n i s ma n dd e f i n i t i o no fe q u a lt e r mt ot h ea g r e e m e n t ，w h i c hs o l v e st h e p r o b l e m so fn o tb e i n ga b l et oc a l c u l a t et h ep r i m a r ys e r v i c el e v e lp a r a m e t e r sa f t e r s e r v i c et r a n s f e r e n c e ，n o ra p p r a i s i n gt h er e l a t i v eg u a r a n t e et e r m m a k i n gu s eo ft h em a r c oa i e l l o g a n n af r a n k o v a sw a y sa n dt h o u g h t s o f f o r m a l i z a t i o nd e s c r i p t i o no fw s a g r e e m e n tt og i v et h ef o r m a l i z a t i o nm o d e l i n g u 堡! 丝! ! 卫生塑里墨生堕兰i ! j i 曼 o fe x p a n d i n gs e r v i c el e v e lc o n t r a c tu n d e rt h ep l u g g a b l es e r v i c ee n v i r o n m e n t ，a n d d e s c r i b ei t ss t a t u st r a n s f o r m i n g ，a n dd i s c u s st h em a n a g e m e n to fs e r v i c e l e v e l a g r e e m e n tu n d e rt h ep l u g g a b l es e r v i c ee n v i r o n m e n t e v e n t u a l l y , t h i sp a p e r s h o w st h ea p p l i c a t i o no fe x p a n d i n gm a p p i n gt r a n s f o r m m e c h a n i s ma n ds e r v i c el e v e lo b j e c t i v eb ya ns i m u l a t i o ne x p e r i m e n t ，a n dd e m o n s t r a t e s t h ew h o l ep r o c e s so fr e a p p r a i s i n ga g r e e m e n ta f t e rs e r v i c et r a n s f e r e n c e t h er e s u l t i n d i c a t e st h er e s o l u t i o n st h a t t h i sp a p e rp u t sf o r w a r di sf l e x i b l e i nt h er e s o u r c e m a n a g e m e n tu n d e rt h ep l u g g a b l e s e r v i c ee n v i r o n m e n t k e yw o r d s ：s l g r i ds e r v i c e ，w s a g r e e m e n t ，s e r v i c el e v e lp a r a m e t e r ，s e r v i c el e v e l o b j e c t i v e i i i 第1 章综述 1 i 引言 科技发展之迅速，已经超过了人们的预期。计算机和通信设施正以指数级的速度 发展，而c p u 的处理速度、带宽、存储容量等的发展速度是任何基础设施的发展 所不能比拟的。网络的兴起将世界联系在了一起，让信息的高度快速的共享成为 了可能。随着技术的发展，人们已经不满足于仅仅信息的共享，科学家们更希望 能够得到超级计算机、科学仪器、大型实验设备等的能力的共享。 借鉴电力网( e l e c t r i cp o w e rg r i d ) 的概念，“网格”这个概念被提出来i lj 。f o s t e r 将网格定义为动态的、多机构虚拟组织之间的受控协同资源共享以及问题的解 决。然而网格在解决特定的问题时候，人们又提出了多种名称的网格，比如数据 网格吼科学网格1 3 i ，地球系统网格1 4 1 等等。虽然很多领域都已出现了服务自己 行业的网格，但是这些都只是网格与业务的一种结合，只是使用了网格技术来解 决特定领域中的问题。 网格就是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池【l i 。网格具有以 下的特点： 1 分布与共享 网格中存在着各种各样的资源，比如数据，超级计算机，各种科学仪器设备等， 它们都不是集中在一起的，而是分布在世界各地。在这一分布式环境下资源与任 务的分布和调度问题，安全传输与通信问题，实时性保障问题，人与系统以及人 与人之间的交互问题等就成了要解决的首要问题。 一方面网格资源是分布的，而另一方面，这些资源却是充分共享的。一种资源并 不是面对某个特定的用户，而是被全部的授权用户都共享。共享是刚格的目的， 没有共享便没有网格，解决分布资源的共享问题，是网格的核心内容。 2 自相似性 网格的局部和整体之间存在着一定的相似性，局部往往在许多地方具有全局的某 些特征，而全局的特征存局部也有一定的体现。 3 动态性与多样性 资源的动态加入与撤离足网格的最重要的特点之一。在网格环境下，原来拥有的 资源或者功能，在下一时刻可能就会出现故障或者不可用，而原来没有的资源， 可能随着时叫的推移会1 i 断的加入进来。 4 自治性与管理的多样性 网格上存在各种4 i 同的异构的资源，它们首先是属于某一个组织或个人的，资源 的搠有者或提供者都希望能够根据自己的策略控制自己的资源，因此，刚格要能 够让资源的捌有者或提供者指定服务策略，来管理自己的资源，这就是网格的自 治性。与此同时，网格又强调高度分布和共享，所以网格上的资源又必须能够统 的管理，拥有一种能够相互| 办商相互沟通的协议，否则就不能实现共享，无法 作为将资源一个整体为用户服务。 1 2 网格技术的发展： 网格技术提供了共享和协调使用各种不同资源的机制，因此使得人们能够从地理 上、组织上分布的组件巾创建出一个虚拟计算系统，这个虚拟计算系统充分集成 了各种资源以获得理想的服务质量”1 。这些技术包括：当计算跨越多个机构时， 支持管理证书和策略的安全解决方案；资源管理协议, n n 务，支持安全地远程访 2 问计算和数据资源以及协同分配多种资源；信息查询协议和服务，提供关于资源、 组织和服务的配置信息和状念信息；以及数据管理服务，在存储系统和应用之问 定位和传输数据。 日 益 增 强 的 功 能 以 及 标 准 化 1 9 9 0 年1 9 9 5 年2 0 0 0 年2 0 0 5 年 图卜1 网格技术的发展 早在2 0 世纪9 0 年代早期的元计算及相关领域的工作，就已经涉及到针对网格计 算问题开发自定义方案。当时的应用直接建立在互联网协议之上，工作的焦点集 中在从安全、可扩展性和健壮性角度，但是研究并不关注互操作性。 1 9 9 7 年，开放源码的g l o b u st o o k i t 2 成为了网格计算的事实标准。g t 2 着重于 可重用性和互操作能力，它定义和实现了一些协议、a p i 和服务。通过定义和实 现“标准的”协议和服务，g t 2 创建了可互操作的网络系统，并且使得网格编程 工具取得了重要的进展。g t 2 协议套件利用现存的i n t e r n e t 标准来实现传输、 资源发现和安全机制。g r i d f t p 数据传输协议【6 】和网格安全架构的基本组件【7 l 已 被编入正式的技术规范中。 2 0 0 2 年出现的开放式网格服务体系结构( 0 g s a ) 【8 】通过采用面向服务的结构和 w e b 服务技术，将网格计算和广阔的工业界创新联合了起来。o g s a 定义了一个包 含有标准接口和行为的核心服务集来解决以前提到的许多技术挑战。它提供了一 种框架，在该框架中可以定义范围更广的1 日互操作的轻量级服务。在o g s a 的面 向服务基础架构之上，能都得到一个扩展的互操作服务集和系统。它们既可以处 理大量的实体，也呵以处理小的设备描述，并且能够增加可视化的程度，提供丰 富的共享形式，通过多种形式的主动管理来增强服务质量。 1 3网格计算的相关项目介绍 1g i o b u s g l o b u s l 9 】项目是一个多机构的研究工作，它为计算网格创建基本的基础设施以及 高级服务。它们目前已经发展成为在不用种类的虚拟组织间进行资源共享( 硬件、 软件以及应用等) 的基础设施【9 】o g l o b u s 资源分配管理( g r a m ) g o b u st o o k i t 中的网格资源分配管理器( g r i dr e s o u r c ea l l o c t t t o rm a n a g e r ， g r a m ”1 ) 是第一代网格资源管理系统的代表，定义了一种资源管理层次化体系结 构。g r a mm 议可以分层映射进任何资源管理系统，从而抽象了作业提交过程。 在其核心层中，g r a m 定义了资源层协议和a p i 以便客户能够安全地实例化计算 任务。但是，g r a m 自身并没有实现任何本地资源管理功能，而是依靠本地资源 管理接口提供该功能。 g r a m 没有预留的概念。它对协作分配的支持是通过称为d u r o c 1 1 1 的轻量级代理来 实现的，但不支持资源预留。由于不支持预留，并发访问需要靠运气或非正式的 资源提供协议( 主要是指手：i ：创建r s l a ，它由t s l a 通过诸如专用队列或独占资 源访问等技术隐含地声明) 来支持。 g r a m 采用r s l 作为它的资源描述语言。因为g r a m 没有区分不同协议类型，所以 r s l 就继承了资源需求( 资源描述) 和任务描述信息。 信息服务 g t 3 信息服务能够提供与网格资源相关的信息，目的是实现资源的发现、选取以 及优化。它将数据发现机制和轻量目录访问协议( l d a p ) 结合在一起。m d s 为提 供和访问系统配置和状态信息( 例如计算机服务器配置、网络状态或复制数据集 的定位等) 创建了一个统一的框架。当前的g t s 框架将m d s 和x m l 数据框架结合 了起来，从而可以更好地对现有的w e b 服务和o g s a 加以集成。 2 l e g i o n l e g i o n 是弗吉尼亚大学的一个中间件项目计划【1 2 】，是为了网格应用而设计的基 于对象的远系统软件。l e g i o n 项目的目标是通过对处理器、数据系统、文件系 统等提供标准的对象表示，从而推动分布式系统软件的原则性设计。在l e g i o n 系统中，用户组可以构件一个共享的虚拟工作区，以便在研究及信息交换方面进 行协作。l e g i o n 的调度及安全策略代表用户与外部系统和系统管理员进行耗时 协商( t i m e c o n s u m i n gn e g o t i a t i o n ) 。 l e g i o n 系统中的l e g i o n 对象表示多种硬件和软件资源，这些资源对系统中来自 其他对对象的成员函数调用进行响应。l e g i o n 为对象的交互定义了消息格式和 高级协议( 使用i d l ) ，但是并没有定义编程语言或通信协议。 3c o n d o r 和c o n d o r g c o n d o r 1 3 。1 4 。3 0 】是一种广泛使用的高吞吐率的调度器，它利用c l a s s a d s 进行资源 的发现和匹配。c o n d o r 明确地管理客户和管理系统之间的t s l a 。通过在提交服 务和单个资源之间建立更为具体的r s l a 和t s l a ，c o n d o r 实现了客户端t s l a 。 这些低级别的作业执行用户任务并且保存进出资源的检查点数据。 c o n d o r g 作为一个派生的软件系统，可以为c o n d o r 和g l o b u s 起到有益的协调 作用，使其将绝大部分的注意里放在网格应用的作业管理服务上。这就是g l o b u s 的域间资源管理协议( g r a m ，索引服务) 和c o n d o r 的域内资源管理方法的有机 结合。 4n i m r o d n i m r o d i “1 为描述“参数扫描”问题提供了一个用户接li ，使得用户能将独立的作 业提交给资源管理系统。 n i m r o d g 是一个派生的软件系统，它能够通过n i m r o d 和g l o b u s 的软件来对多 个域的资源进行使用，就像这些资源属于个人域一样。n i m r o d g 还为执行参数 的表示提供了一种简单的“说明性参数语言”。它的资源交易服务gr ace ( g r ida r c h ： t e c t u r ef o rc o m p u t a t i o n a le c o n o m y ，计算经济的网格体系结构) 能为q o s 参数、截j t 期限以及计算成本等方面提供了协商机制，而且可以依据用 户的q o s 需求。这些资源代理会根据它们的成本、质量以及可用性在运动时动态 地租赁网格服务。 5n s f 中间件计划( n m r ) n m i ( n s fm i d d l e w a r ei n i t i a t i v e t l 6 1 ) 由美国国家科学基金会( n a t i o n a ls c i e n c e f o u n d a t i o n ，n s f ) 发起，主要用于帮助科学家和研究人员通过i n t e r n e t 有效地共 享仪器、实验室及数据，以便相互进行协作。他们主要的工作就定义、丌发、部 署以及支持集成的稳定中问件基础设施，并丌发相应的工具、实践及体系结构。 6 预留和分配的通用结构g a r a 预留和分配的通用结构( g e n e r a l - p u r p o s ea r c h i t e c t u r ef o rr e s o u r c ea n da l l o c a t i o n ， g a r a ) 概括出了g r a m 的结构，为资源预留以及不同资源类型，包括网络、 c p u 和磁盘m1 8 1 端对端服务质量管理提供了基础。它定义了a p i ，允许用户和 应用在不同类型的资源上以统一的方式实现预留和分配。 g a r a 以两种方式对g r a m 资源管理模型进行扩展：从计算资源管理中归纳出 a p i 和协议，以便推广应用到更多的普通资源管理对象中：扩展g r a m 的接口 和协议以支持预留。 g a r a 能够支持预留而不需要指明该预留用于哪个任务，从而实现了r s l a 。通 6 过提供预留操作调用、作业描述，之后便可以提交g r a m 类型作业，从而实现 了t s l a 。对于网络流，通过提供预留句柄和s o c k e t 地址信息，客户启动类似的 请求操作来实现b s l a 。 g a r a 采用了一种专门格式的r s l 来描述预留。该r l s 包括预留丌始和结束时 间参数，以及同预定的服务质量相关的属性，如网络带宽、处理器个数、c p u 频率和存储容量。 1 4 网格计算发展的趋势 网格计算换今后必须由以下基础构建而成 l 协同资源 应该基于各自的策略以及服务等级协议( s e r v i c el e v e la g r e e m e n t ，s l a ) 为资 源之间的协同提供必须的基础，避免使用集中式控制的方式来构建网格系统。 2 开放式标准协议和框架 开放标准的使用提供了相互协作和集成的可能性，这些标准必须应用于资源发 现、资源疠问和资源协同。 3 对服务质量q o s 的满足 对网格计算系统的另一个基本要求是网格计算系统应当具有向终端用户社区提 供必须的满足服务质量( q u a l i t yo fs e r v i c e ，o o s ) 需求能力。这些服务质量的 有效性必须成为任何网格系统的基本特征，同时也必须与可用的资源列表一致。 例如，服务质量的特征可以是响应时间测度、聚集性能( a g g r e g a t e d p e r f o r m a n c e ) 、安全实现( s e c u r i t yf u l f i l l m e n t ) 、资源可伸缩性( r e s o u r c e s c a l a b i l i t y ) 、可用性以及对事件相关性、配置管理、局部故障转移机制进行自 主管理的特征。 1 5网格的资源管理存在的问题 目前的网格资源管理系统正集中于向计算资源管理的方向发展，并强调作业提 交。尽管可以规定一系列属性，但通常不利用丌始和结束时间约束。这样，虽然 从资源管理框架上下文的角度能够了解当前的系统，但实际上这倾向于显式管理 1 1 s l a 并且作为实现的一部分，底层的本地资源管理非显式地提供和绑定资源。 作业提交服务并不支持预留，并且对网络服务质量的支持并不广泛存在，甚至对 存储服务质量的支持也非常有限。尽管商业环境中也存在复杂的负载管理系统， 但这些平台至今还没有整合到网格环境中。 大多数资源管理都集中在理解和管理那些资源提供者和资源使用者的各种各样 的策略。资源的使用者需要有效的控制资源的使用，了解和控制资源的行为，常 常请求具有保证的相关等级和服务种类的资源。拥有者想通过控制资源如何被使 用，提供给资源使用者服务的花费是多少等来维持本地控制。 1 6 本文的解决思路 w s a g r e e m e n t 规范定义了描述服务提供者提供的服务能力和服务使用者对服务 的需求以及双方责任的语言和协议。但是，它对于不同抽象层次的等级参数映射、 用户自定义服务等级参数、协商的消息和行为的支持方面还存在着不足。 本文通过详细分析w sa g r e e m e n t 规范的不足，以及在可接插服务环境下，服务 迁移后如何重新计算服务等级参数，如何重新协商服务等级目标，如何管理已经 签订的服务等级合约等所而临的问题，提出一套扩展机制来规范的表达服务等级 参数构造、计算的过程，描述在服务迁移后不同服务等级参数之间的映射变换。 通过使用扩展机制，增强w s a g r e e m e n t 规范的表达能力，使得服务迁移之后， 系统能够在新的服务环境下重新计算服务的使用者与原服务的提供者签订的服 务等级合约中的服务等级参数、重新评估原先签订的服务等级合约的服务保证条 款在新的服务环境下是否能够满足。 最后本文根据m a r c oa i e l l o ，g a n n af r a n k o v a 等人对w s a g r e e m e n t 的形式化描 述的方法，对最进一步扩展后的可接插服务中服务等级合约进行了形式化建模， 对其状态变迁进行了描述，完善了对在可接插服务环境下服务等级合约的管理的 讨论。 1 7 相关工作和比较 1 可接插服务 在中山大学计算机科学系软件工程实验室提出动议并负责实施g i s 网格服务项 目( 广东省科技计划工业攻关项目，编号2 0 0 3 a 1 0 3 0 4 0 3 ) 的研发过程中，实验 室研究人员发现当前的网格服务和基于w s r f 的w e b 服务虽然引入了瞬时服务与 资源状态等概念，有效地改善了原有w e b 服务的不足，但服务与资源的静态绑定 问题依然明显【2 7 】。 温颖文在论文中提出了可按插服务体系的概念。可接插网格服务是通过实现服务 与资源的分离，以及运行时的动态绑定，提高服务的虚拟性，充分发挥网格服务 在资源共享等方面的优势”i 。 2 服务的迁移 国外的基于移动a g e n t 的p c 网格【2 8 】和中科院计算所的a g e g c 【2 9 】在服务迁移方面 是比较著名的项目。 基于移动a g e n t 的p c 网格是基于移动a g e n t 的中间件技术，使得远程计算 机在闲置的时候可以通过i n t e r n e t 出让计算资源给其他的用户。该项目是 通过移动a g e n t 概念，通过代码的监控，实现程序( 任务) 执行的迁移。 中国科学院计算所研究的a g e g c ( a g e n t b a s e dg r i dc o m p u t i n g ) 原型系统也 9 是一个基于a g e n t 的网格计算项目。该项目完全是根据多a g e n t 技术来构建 高性能网格的。 温颖文从服务框架本身入手，抽象并分离出服务与资源的接e l 描述，根掘资源需 求与当前动态负载情况，构建真正适合动态资源变化的可接插网格服务平台【”1 。 3i b mw e bs e r v i c el e v e la g r e e m e n t ( w s l a ) i b m 公司的t h ew e bs e r v c el e v e la g r e e m e n t ( w s l a ) 项目致力于解决服务等级 管理的问题以及在w e bs e r v i c e s 环境下服务等级协议s l a 的j i ! l 范、创建和管理 所面临的挑战【”l 。 w s l a 以x m l 为基础，使用x m ls c h e m a 定义。w s l a 文档根据i t 层次和商业行为 层次的服务参数【2 0 】，例如响应时间和吞吐量，定义了服务提供者的所能提供的服 务能力，服务提供者根据文档巾的条款来提供服务，保证服务质量，并且当错误 发生的时候，做出相应的处理，比如通知使用者。 w s l a 文档中包含三个主要的部分： 组织( p a r t i e s ) 描述他们的角色( 服务的提供者，服务的使用者，第三方 组织) 以及他们提供给其他组织使用的接口。 服务等级参数( s l ap a r a m e t e r s ) 使用m e t r i c s 进行定义。m e t r i c s 定义了 如何测量一个项( i t e r m ) ，如何聚集m e t r ic s 成为新的m e t r i c s ，还定义了 这个m e t r i c s 由哪个组织管理、测量、聚集和从哪个组织获得。 行为保证条款( a c t i o ng u a r a n t e e s ) 描述了一个组织承诺做的事情，比如， 当服务质量不能满足的时候，通知使用者等。 w s l a 相当于w s a g r e e m e n t 协议的一个模板，服务的使用者和服务的提供者遵从 这个模板的格式来描述对服务的需求和服务能力等级。这样，相比起 w s a g r e e m e n t 协议来说，就丧失了一定的灵活性，服务的提供者不能根据自己 的服务的特点来发布个性化的模板。服务的使用者在描述自己对服务能力的需求 的时候，也不能选择自己满意的模板的来描述对服务的需求。 4w e bs e r v i c e sm a n a g e m e n tf r a m e w o r k ( w s m f ) w e bs e r v i c e sm a n a g e m e n tf r a m e w o r k ( w s m f ) 3 1 , 3 2 】是个资源管理的逻辑体系结 构。这个框架是基于被管理对象和对象之间关系而建立的。一个受管理的对象本 质上代表了一个资源，它发布了一个管理接口的集合，通过这个接口，资源可以 被管理。类似的，受管理的对象之间的关系代表了资源之间的关系。w s m f 支持 各种资源管理域的管理需求。 但是w s m f 是专注于管理资源及其资源间的关系，对服务能力的描述和对服务能 力的需求的描述支持不足，更没考虑服务等级参数的构造映射以及在可接插服务 的环境下面临的挑战。 5 w s - a g r e e m e n t w s a g r e e m e n t 规范由g l o b a lg r i df o r u m 的g r a a p 工作组制订，它定义了x m l 的格式来表示各种服务等级条款s l a s ，建立a g r e e m e n t 的接口和在运行期间监 视管理a g r e e m e n t 满足情况的接口。第三章将对w s a g r e e m e n t 协议进行介绍、 讨论，并详细分析它的不足。 1 8 论文选题的意义 1 8 1 提出了一套服务等级参数的构造机制 本文通过定义了s l a p a r a m e t e r 、m e t r i c 、f u n c t i o n 、o p e r a n d 等一系列的元素和 多种标准函数，使得服务的提供者可以使用这些元素来构造符合自己服务特点的 高抽象级别的服务等级参数，提供给服务的使用者使用。同时，服务的使用者也 可以根据自己对服务的理解和需求来构造自己的服务等级参数。 通过这套机制，服务的提供者可以发布基本的服务等级参数，能够从不断更新服 务等级参数来满足服务的使用者的麻烦中解放出来，更关注于管理服务本身。根 据服务的提供者发布的基本服务等级参数，服务的使用者可以个性化的构造满足 自己要求的服务等级参数，表达自己对服务能力的需求描述，提交给服务的提供 者。 1 8 2 完成了不同抽象层次的服务等级参数的映射的表达机制 w s a g r e e m e n t 在不同抽象层次服务等级参数映射上支持不足，在服务迁移环境 中，服务在新的服务器上注册，服务实例迁移到了新的环境中，原先签订的 a g r e e m e n t 是否还能够满足，需要进行重新评估。 在原来服务器上，服务提供者发布的服务等级参数，在新的服务器上也许并不存 在。比如在原来的服务器上发布的服务等级参数网络传输速度方差来表示网络传 输的稳定性和抖动性，但在新发服务器上，网络的监视器只记录了一定时段内的 网络传输速度，那么，如果使用这些离散的记录来计算原来的服务等级参数网络 传输速度方差，就需要一套映射转化机制进行描述网络传输速度方差的计算方 法。 通过使用构造机制，使用者构造出服务等级参数之间的映射转换的公式，就u j 以 在服务迁移后，在新的服务环境下对原来的服务等级参数进行计算评估，解决了 不同抽象层次等级参数之间的转换。 1 8 3 增强了服务等级目标的表达能力 w s a g r e e m e n t 中对服务等级目标的表示能力有限。本文通过定义了 l o g i c e x p r e s s i o n 、u n a r y i o g i c o p e r a t o r 、b i n a r y l o g fc o p e r a t o r 等一系列元素， 提出了一套服务等级目标的表示机制。统了w s a g r e e m e n t 的服务等级目标的 表示和m a r c oa i e i o ，( ；a n n af r a n k o v a 等人对重协商表达机制的扩展的描述， 增强了服务等级目标的表达能力。 1 8 4 形式化描述了服务迁移中a g r e e m e n t 的状态及变迁 m a r c oa i e l l o ，g a n n af r a n k o v a 等人对w s a g r e e m e n t 进行了形式化描述，对 w s a g r e e m e n t 进行了扩展，加入了重协商机制，在服务进行阶段，对服务等级 参数进行监视、评估、重新协商，并对这个过程进行了建模。 但是在可接插服务中，服务的迁移使得a g r e e m e n t 的管理产生了新的挑战。在应 用提出的扩展机制的基础上，本文进一步讨论了可接插服务中，a g r e e m e n t 的管 理遇到的新问题，形式化描述了新的状态，并建模描述了状态的变迁，完善了可 接插服务中，以w s a g r e e m e n t 规范为基础的资源管理过程的研究。 1 9 论文结构 第二章详细地介绍了w s a g r e e m e n t 规范，分析了规范的不足，并结合可接插服 务，分析了在可接插服务环境下，会面l 临的新的问题与挑战。 第三章介绍了m a f c oa i e l l o ，g a n n af r a n k o v a 等人对w s a g r e e m e n t 规范的扩展 及对其形式化描述建模的方法。 第四章详细介绍了扩展机制的设计、实现和使用方法。 第五章参照m a r c oa i e l l o ，g a n n af r a n k o v a 等人的思路，对可接插服务中的 w s a g r e e m e n t 出现的新状态进行了形式化的描述，并对其状态变迁使用有限自 动机进行了建模，进一步完善在可接插服务中对a g r e e m e n t 管理的讨论。 第六章通过仿真实验，仿真服务迁移后的a g r e e m e n t 的评估、管理，展示了扩展 机制的使用与工作状况。 第七章对本文的工作进行了总结，对以后的工作进行了进一步的展望。 第2 章 w s a g r e e m e n t 及其不足 在动态的网格环境下，资源动态地加入撤除、服务的接插、实例的迁移，使得网 格环境中的资源管理越来越复杂。 在使用标准协议来对服务提供者所提供的服务能力、服务的使用者对服务能力的 需求进行管理的过程中，如何能够兼顾服务提供者和服务的使用者以及网格环境 基础管理者三方的利益，就成为了一个非常重要的问题。 在网格环境下，各个参与的组织都有自己的利益。 服务的提供者 服务的提供者希望自己的服务能够吸引更多的使用者，能够以更高的价格出 售自己的服务能力。 服务的使用者 服务的使用者希望能够得到更稳定的服务能力，希望能够得到高质量的服 务，希望服务的价格更优惠更实在。 网格环境基础管理者 网格环境皋础管理者希望自己环境下的资源更稳定，更容易管理，希望更多 的服务提供者能加入到这个环境下，提供服务，也希望更多的服务使用者能 够在这个环境下更方便的获取服务的信息，搜索到自己需要的服务。 各个组织，各方角色的利益之问必然会存在冲突，那么如何能够找到能让各个组 织各方参与者都满意都能接受的条件，这就要借鉴市场环境下的方法。在市场环 境下，谈判协商是在各方参与者寻找一个能让各方都满意、达成一致的最好的方 法。 由此可见，在网格的资源管理中，协商已经是一个不可忽视的重要的方面。提供 一个强有力的协商机制，一个能满足各种情况下的阱商的规范，成为了一个必不 可少的重要的任务。 2 1w s a g r e e m e n t 简介 随着面向服务体系结构的标准化和实现，在企业应用或类似任务调度等这样的高 要求的网格服务应用中，服务质量( o o s ) 已经成为人们考虑的一个重要方面。 人们已经不满足于得到某种服务，而开始期望得到高质量的、能得到质量保证的 服务。 虽然服务质量q o s 的某些方面可以通过声明一些服务的元数据来进行表示和处 理，比如使用w s p o l i c y 或其他的一些描述q o s 性质的工具，但是，性能和可获 得的能力很显然要依赖于服务使用者的行为和服务提供者与服务使用者双方所 签订的a g r e e m e n t ，典型的就是服务等级协议( s e r v i c el e v e la g r e e m e n t ，s l a ) 。 例如，一个已经分配好资源的服务的响应时间取决于每秒钟或每分钟里服务使用 者的清求数量。服务的使用者每秒或每分发出的请求越多，那么服务器的负担就 越重，响应的时间也会越长。因此建立一个服务的a g r e e m e n t 有利于服务的提供 者通过将自己的服务能力与a g r e e m e n t 中服务的使用者的需求进行比较，从而决 定是接受一个对服务的请求还是拒绝这个请求。 w s a g r e e m e n t 规范由g l o b a lg r i df o r u m 的g r a a p 工作组制订。规范定义了x m l 的格式来表示各种服务等级条款( s l a s ) ，建立a g r e e m e n t 的接口和在运行期间 监视管理a g r e e m e n t 满足情况的接口。 a g r e e m e n t 的结构如下： a g r e e m e n t n a m e c o n t e x t t e r m s s e r v i c ed e s c r i p t i o n 丁e r m s g u a r a n t e et e r