（计算机软件与理论专业论文）网格门户的设计与研究.pdf

g r i dp o r t a ld e s i g na n dr e s e a r c h d i s c i p l i n e ：c o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r y s t u d e n ts i g n a t u r e ：l i “) g 乱ou s u p e r v i s o rs i g n a t u r e ：以枞 a b s t r a c t f i i ill ii l lli i i l lullll 17 5 0 011 g r i dp o r t a li sa ni n t e g r a t e ds y s t e mt h a tl o c a t e db e t w e e nu s e r sa n d 酣d ，i tp r o v i d e su s e r sa s i m p l ea n di n t u i t i v ei n t e r f a c et og e tg d dr e s o u r c e s i ti sa l s oa i li m p o r t a n tt o o lf o ra d m i n i s t r a t o r s t om a n a g ea n dc o n t r o lt h eg r i d t h ee s t a b l i s h m e n to fg r i dp o r t a lg r e a t l ys i m p l i f i e st h er e s o u r c e s i nah e t e r o g e n e o u se n v i r o n m e n ta n de f f e c t i v ei m p l e m e n t a t i o no fr e s o u r c es h a r i n g b a s e do nt h et e c h n o l o g yo fg r i d ，m a n u f a c t u r i n g 面dt h r o u g hi n t e g r a t ev a r i o u sn e t w o r k s r e s o u r c e si nt h eh e t e r o g e n e o u s ，a c h i e v e dr e s o u r c es h a r i n ga n dc o l l a b o r a t i v ew o r k b u ti t s m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e s ，m a n u f a c t u r i n go p e r a t i o n sa n dm a n u f a c t u r i n ga p p l i c a t i o n s i s v e r y d i f f e r e n tf r o mo t h e r 鲥d ，t h eo r d i n a r y 酣dp o r t a lc a nn o zd i r e c t l ym e e tt h er e q u i r e m e n t so f m a n u f a c t u r i n gg r i d s oi tn e e d sf o ras u i t a b l em a n u f a c t u r i n gg r i dp o r t a lu r g e n t l y a c c o r d i n gt ot h en e e d so fm a n u f a c t u r i n gg r i d ，t h i sp a p e rf i r s t s e l e c tt h eg r i d s p h e r e f r a m e w o r ka st h ed e v e l o p m e n tt o o l s ，c o m p l e t et h ee n v i r o n m e n to f 酣dp o r t a l s e c o n d l y , b y a n a l y z i n gt h es t r u c t u r ep r i n c i p l eo ft h eg r i dp o r t a la n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h em a n u f a c t u r i n g s e c t o r , t h i sa r t i c l ed e s i g n sa n dd e v e l o p m e n t st h eg e n e r a lf i a m e w o r ko fm a n u f a c t u r i n g 酣d p o r t a l f i n a l l y , b a s e do nt h et e c h n o l o g yo fp o r t l e t , t h i sa r t i c l ec o m p l e t e dt h e r e s o u r c e s m a n a g e m e n tm o d u l e sr e s o u r c ee n c a p s u l a t i o n ，r e s o u r c er e g i s t e ra n dr e s o u r c er e t r i e v a ld e t a i l e d d e s i g na n dr e a l i z e d a d d i t i o n , f o rt h e 鲥dp o r t a ls e c u r i t y , i ta l s oc o n d u c t e ds p e c i f i ca n a l y s i sa n d r e a l i z a t i o n i tb a s i c a l l yr e a l i z e dm a n u f a c t u r i n gg r i dp o r t a lp r o t o t y p e u s i n g t h e p o r t l e tt e c h n o l o g y , t h i sa r t i c l ed e s i g na n dd e v e l o p m e n tt h ep o r t a l o f m a n u f a c t u r i n gg r i dw h i c hc o n s i s t e n t 、析t l ls t a n d a r d so fj s r l 6 8 t h i sp o r t a lh a sg o o ds c a l a b i l i t y , b e t t e rp e r s o n a l i z a t i o n ，s i n g l es i g n o n ( s s o ) f u n c t i o na n dr o l e - b a s e du s e rm a n a g e m e n t b e c a u s eo f t i m ea n dc o n d i t i o n sc o n s t r a i n t s ，t h i sa r t i c l eo n l yc o m p l e t e sp a r to ft h em o d u l e s t h e r ea r em a n yw o r k st ob ed o n ef o rt h ej o bm a n a g e m e n tm o d u l e ，c o l l a b o r a t i v em a n a g e m e n t m o d u l e k e y w o r d s ：g r i dp o r t a l ；m a n u f a c t u r i n g ；g r i d s p h e r ep o r t a lf r a m e w o r k ；酣ds e r v i c e s ；j s r l6 8 网格门户的设计与研究 学科：计算机软件与理论 研究生签字：参l 小确 指导老师签字：名叽奶， 摘要 网格门户是位于用户与网格之间的一个集成系统，它为网格用户提供个获得信息和 使用网格资源的简单、直观的接口，也是网格管理员管理和控制网格资源的重要工具。网 格门户的建立，能够大大简化网格在异构环境下资源的互操作性，有效的实现资源的共享。 制造网格基于网格技术，通过整合各种网络中分布的异构资源，来实现资源的共享和 协同工作。它在制造资源、制造作业和制造应用等方面与其它网格有着很大的不同，通常， 普通的网格门户无法直接胜任制造网格的要求，所以对于制造网格来说，迫切需要一个适 合制造网格的门户。 本文根据制造网格的需要，首先选取g r i d s p h e r e 网格门户框架，完成了对网格门户 开发环境的搭建。其次，通过分析网格门户的结构原理和制造业的特征，以制造业为背景， 设计出了适合制造网格的网格门户总体架构。门户架构主要分为4 层：资源层、中间件层、 服务层和门户层。其中，在门户层，又划分了包括用户管理、作业管理、资源管理和协作 管理、文件传输管理的五个模块。最后，基于p o r t l e t 开发技术，本文完成了对资源管理 模块中资源封装、资源注册和资源检索的详细的设计和实现。另外，对于网格门户的安全 性也进行了具体的分析与实现，基本实现了制造网格门户的原型。 通过采用p o r t l e t 技术，本文设计和开发的网格门户符合j s r l 6 8 门户规范，具有良好 的可扩展性和可移植性，较好的实现了个性化设置、单点登录以及基于角色的用户管理和 资源管理等功能。 由于时间原因和条件的限制，本文仅完成了部分模块的实现，对于网格门户架构中的 其它模块，如作业管理模块、协同管理模块和文件传输管理模块还有许多不足需要完善。 关键词：网格门户：制造业：g r i d s p h e r e 门户框架；网格服务：j s r l 6 8 目录 1绪 论l 1 1 课题研究背景1 1 2 课题研究意义2 1 3 国内外研究现状3 1 4 本论文研究的工作4 1 5 论文结构安排4 2 网格门户相关技术的研究5 2 1 网格技术5 2 1 1 网格的概念5 2 1 2 开放网格服务体系结构o g s a ( o p e ng r i ds e r v i c e sa r c h i t e c t u r e ) 5 2 1 3w 曲服务资源框架w s r f 7 2 1 4 网格开发工具g l o b u st o o l k i t 8 2 2 网格门户技术9 2 2 1 网格门户的概念9 2 2 2 网格门户的发展10 2 2 3j s r16 8 和w s r p1 0 简介1 1 2 2 4p o r t l e t 技术12 2 2 5 网格门户开发工具g r i d s p h e r e 的选取l3 2 2 6a n t 工具16 2 3 本章小结- 18 3 基于制造网格的网格门户架构的设计1 9 3 1 网格门户l9 3 2 制造网格门户2 0 3 2 1 制造网格2 0 3 2 2 制造业的基本特征。2 0 3 2 3 制造网格的研究现状2 1 3 2 4 面向资源共享的制造网格体系结构2 2 3 2 5 基于资源共享的制造网格门户架构2 4 3 2 6 制造网格门户架构的详细设计2 6 3 3 本章小结3 0 4 基于制造网格的网格门户原型的实现3 1 4 1 开发环境的构建3l 4 1 1 构建工具3 1 4 1 2g l o b u st eok i t4 0 的安装31 4 1 3 网格门户环境c , r i d s p h e r e 的搭建3 2 4 2p o r t l e t 开发3 3 4 3p o r t l e t 具体实现3 6 4 4 资源管理模块的设计与实现。3 8 4 4 1 制造资源的封装3 8 4 4 2 制造资源的注册3 9 4 4 3 制造资源的检索4 0 4 4 4 资源管理模块的整体设计4 0 4 5 资源管理模块的实现。4 1 4 6 网格门户的安全性分析。4 3 4 7 系统运行实例4 6 4 8 本章小结4 9 5结论5 0 5 1 本文总结5 0 5 2 下一步工作展望戛川5 0 参考文献5 1 攻读硕士学位期间发表的论文：5 4 致谢。5 5 学位论文知识产权声明5 6 学位论文独创性声明5 7 1 1 课题研究背景 1 绪论 网格是利用互联网把地理上广泛分布的各种资源( 包括计算资源、存储资源、带宽 资源、软件资源、数据资源、信息资源、知识资源等) 连成一个逻辑整体，就像一台超级 计算机一样，为用户提供一体化信息和应用服务( 计算、存储、访问等) ，网格技术对各 种资源的集成简化了用户对分布式数据的访问，使高效的调度任务成为可能，最终实现在 这个虚拟环境下进行资源共享和协同工作，实现信息共享。 网格是建立在网络上的一种技术，但它与网络有着本质的区别。首先，传统互联网技 术实现的是计算机间信息的连通，主要为人们提供电子邮件、网页浏览、信息查询和下载 等功能服务。而网格技术是建立在网络基础之上，试图实现互联网上所有资源的连通。它 能让人们透明地使用更深层、更全面、更智能的服务，比i n t e m e t 在使用上性能更高、 功能更强、应用更广、更具有人性化。其次，网络关注的问题是如何使信息传输流量更大、 传输速度更快、传输更加安全。而网格技术则关注如何更有效更安全地管理和共享连接到 i n t e m e t 上的各种资源，并提供相应的服务。最后，网格在连通计算机和网页的基础上， 还将各种信息资源，如数据库资源、软件资源以及信息获取设备资源连接成一个有效的整 体，使得整个网格系统如同一台巨大无比的计算机，向用户提供包括计算能力、数据存储 能力以及各种应用工具等一体化的透明服务，使人们更全面地共享资源、更全面地应用服 务。所以，如果说网络是传输和获取信息的基础设施，而网格则是处理信息资源，实现资 源共享的基础设施。 另外，现在广为流传的“云计算 与网格计算的理念也十分相似，二者都试图将各种 i t 资源看成一个虚拟的资源池，并向外界提供相应的服务，用户可通过互联网来获取数据 或进行计算。但两者还有一些差别： 第一，网格计算主要是通过聚合分布的资源，来提供高层次的服务，如各种分布式的 协同科学研究等。而云计算则是通过相对集中的资源，以数据中心的形式向用户提供底层 的资源使用。 第二，网格计算把分散的高性能的计算资源通过虚拟的形式聚合起来，是为了支持具 有挑战性的信息化应用。而云计算，从发展的伊始，就主要是为了支持w e b 的应用和企业 计算等，其普遍适用性比网格计算强。 第三，在对待异构性方面，两者也存在一定差异。网格计算实现的原理是利用中间件 来屏蔽各种异构系统，把困难问题交给中间件去解决，使用户尽量面对简单、一致的使用 环境。而云计算则主要是以提供服务的机制来解决异构性的问题。 第四，网格计算主要是通过执行作业的形式来进行，在一个阶段内完成任务并产生数 据。而对于云计算，用户则可以利用其作为i t 基础设施，来实现业务的托管和外包。 第五，网格计算更多的是实现面向科研方面的应用。而云计算从诞生开始，就主要是 针对企业和商业的应用，具有较强的商业性。 总之，网格计算主要是利用虚拟的技术来聚合分散的资源，以支持大型的集中式的应 用。而云计算则主要是以相对集中的资源去运行分散的应用，为用户提供各种服务。 但是，网格环境中包含各种大量异构计算机、软件和数据库等，这使得网格技术非常 难于学习和使用。要将这些资源耦合起来进行使用，使它们协同工作，需要网格用户对复杂 的网格环境有非常清晰的认识和配置。而网格门户的建立，使网格用户通过传统的w e b 浏览器方式就可以访问和执行分布式网格应用程序，为用户和网格环境提供了一个接入 点，大大提高了用户的工作效率。网格门户为授权的用户访问网格资源提供便利，使用户 可以像使用网络一样使用网格，而不用关注网格系统复杂的底层细节，能大大拓展网格的 应用范围。所以，网格门户的设计和研究极其重要。 1 2 课题研究意义 网格门户是一个基于w e b 的网关，能够提供对各种后台资源的无缝访问。通常，网格 门户给最终用户提供了一个他们在特定问题领域所特有的软件资源和硬件资源的专有视 图。通过s s o ( s i n g l es i g no n ) ，单点登陆，网格用户只需要通过网格门户登陆，便可获 得网格内部所有可用资源的身份验证及授权操作，省去了在使用服务的过程中各种繁琐的 授权过程，有效的解决了网格中各种资源的互操作问题。另外，网格门户还为用户提供了 统一定制的能力，用户可以根据需要定制各种工具集和相关资源，并选择它们的内容和形 式。 这些都使得网格底层资源及应用相互间的操作对于用户来说是透明的，有效的为用户 屏蔽底层复杂、繁琐的操作，解决了网格中资源的孤岛效应，减少了网格中资源的冗余量， 大大提高了网格资源的使用率和用户的工作效率。 网格的本质特征是高性能的远程资源共享，但现今的应用主要集中在高能物理试验、 生物基因测序之类的高层科学研究方面，运用的一般都是网格聚集计算能力的特点，而在 商业、工业和制造业等其它行业，却很少能够见到网格应用的成果。另外，如大型的集成 制造业就其本身的特点来说，对网格资源有着迫切的需要。 如飞机制造业，我国航空产品的设计制造与试验试飞一般是在异地多企业( 数十家主 要企业) 间完成，研制周期大约为1 5 2 0 年，如中航第二集团公司直升机、发动机就采用 这种异地设计制造，它是由景德镇直升机所进行设计，哈尔滨飞机公司制造，由株洲发动机 所设计它的传动系统，再由哈尔滨东安发动机公司制造，这样一个繁琐的过程。因此解决 企业间异地设计制造的数据交流问题成为企业联合研制的重要要求之一。另外，一架飞机 设计与制造的数据分别为i o o g b , - - 一1 0 0 0 g b ，并且以分布式存储的方式在企业间存储，企 业间同时也存在着对大量信息共享与交换，以及海量数据存储与管理的需求。 2 大型集成制造业的这种产品制造跨部门、跨企业协作，企业内部以及企业之间需要临 时重组与集成，制造资源跨地区、跨国家，协调和共享的特性，迫切需要一个公共的技术 及服务平台，为企业的资源共享和协同工作提供环境。 要实现这一目标，需要在网格计算研究的基础上，充分考虑制造业的特征，研究和解决 针对制造业务特点的关键技术，设计适合制造资源共享和制造业务协同的网格架构，开发 出面向制造领域的应用中间件，构建满足制造业务特性的制造网格门户系统。为各企业提 供一个访问网格资源的入口，将各企业的应用、资源及信息有机的结合起来，使得各企业 间共享各种系统及信息资源，进行统一管理，促进企业间的协同与合作。 1 3 国内外研究现状 在国内外，现在很多大型的网格上都开发部署和使用了网格门户，其中包括美国 c l l i c a g o 大学与大规模相对天体物理模拟实验室共同开发的a s w o p h y s i c ss i m u l a t i o n c o l l d b o r t o 巧p o r t a l ，该项目旨在提供一个基于w e b 的解决问题的框架，使天体物理学组 织能够更好的利用网格环境进行相关计算。为了使在虚拟组织中分布式研究员的操作更加 方便，s cp o r t a l 提供了专门的工具来管理大规模的数值模拟和资源；英国科研委员会中 央实验e s c i e n c e 中心开发的h p cg r i ds e r v i e e sp o r t a l ；美国先进计算基础设施全国联盟 ( n p a c dh o t p a g e ，h o t p a g e 是面向用户的，侧重点在于面向特定研究中心或团体提供服 务，它为该联盟的用户提供了使用该联盟资源的接入点；我国在网格门户领域也开展了相t 关的研究和应用，2 个国内著名的网格门户，中国科学计算网格门户( s cg r i dp o r t a l ) 和 中国气象应用网格门户( c m a gp o r t a l ) 。其中，s cg r i d ( 科学计算网格) 是中科院计算 机网络信息中心超级计算中心结合网格技术与并行计算技术承建的一个计算网格 ( c o m p m m gg r i d ) 项目，s cg r i dp o r t a l 是基于g p d k 框架开发的，它是中科院超级计 算中心为从事高性能计算的用户提供的一个访问中心各类g r i d 资源及服务的、基于w e b 的问题解决环境( p r o b l e ms o l v i n ge n v k o n m e n t p s e ) ，p o r t a l 有效地屏蔽了进行科学计算 所遇到的操作上的差异，同时实现了一次登录( s i d l es i g n i n go n s s o ) 即可访问中心的 所有资源，为用户进行高性能计算带来了极大的便利。另外，中国气象应用网格门户是 c m a g 的研究成果之一，它是基于g r i d s p h e r e 框架开发的，它提供了中国气象应用网格 所有网格服务和网格资源的统一访问入口。利用门户技术，气象应用网格用户可以通过浏 览器随时随地、安全、方便地访问网格上的计算资源、存储资源、数据资源和程序资源以 及享受网格提供的各种服务犯1 。 但是目前，在网格门户的建设方面，大多都还只停留在计算网格、数据网格等几类最 早提出并投入实际应用的、大规模的专用网格上，而在商业或工业等其它行业，却很少见 到网格应用的成果，网格的本质优势尚未充分发挥。 3 1 4 本论文研究的工作 本文通过对网格技术以及网格门户技术的研究，以制造业为基础，结合制造业的基本 特征，针对制造业资源和业务的特点，设计出适合制造资源共享和制造业务协同的制造网 格门户的架构，开发面向制造领域的网格服务和门户框架。 在整个系统的研究与设计中，主要做以下工作： 1 ) 完成对网格环境g l o b u st o o l k i t ( g l o b u st o o k i t4 0 ) 的安装，以及相关软件t o m c a t ( j a k a r t a - t o m c a t - 5 5 2 3 ) 、a n t ( a p a c h e a n t - 1 7 o ) 、m y e c l i p s e ( m y e e l i p s e5 5 ) 和基于p o r t l e t 的g r i d s p h e r ep o r t a l 网格门户开发环境的安装、配置与调试。 2 ) 深入了解网格门户的结构原理以及制造业所特有的特征，以制造业为背景，设计 出适合制造业的网格门户框架总体结构，以及划分出各个模块功能，并对部分模块功能做 以实现。 3 ) 深入了解基于p o r t l e t 的g r i d s p h e r e 网格门户开发技术，以及j s r l 6 8 网格门户规 范，实现了制造网格门户的基本原型。 1 5 论文结构安排 根据研究的内容，全文共分为五章： 第一章绪论：主要介绍本论文的研究背景，研究课题的意义，国内外研究的现状以及 通过对现状的分析得出所存在的不足之处，论述本论文所做的主要研究工作。 第二章网格门户相关技术的研究：本章将详细介绍进行网格门户的开发所用到的各种 相关工具与技术，如g l o b u s t o o k i t 网格环境开发平台、开放网格框架o g s a 、以及将g l o b u s 标准与w e b s e r v i e e 标准结合起来的技术w s r f 、g r i d s p h e r e 网格门户开发工具，网格门 户开发规范j s r l 6 8 、p o r t l e t 技术等。 第三章基于制造网格的网格门户架构的设计：通过对网格、网格门户相关技术的了解， 以及制造网格与其它网格的比较，以制造业为背景，通过对制造业特点的研究，设计出适 合制造业的网格门户架构。 第四章基于制造网格的网格门户原型的实现：在所搭建的网格门户平台上，基于 g r i d s p h e r e 网格门户框架，对制造网格门户的原型进行实现。 第五章结论：该章是全文的最后一个章节，首先对本文的工作进行了一个总结，接下 来指出了一些不完善的地方，以及下一步工作的重点与方向。 4 2 网格门户相关技术的研究 本章将详细讲述本文中所涉及到的相关技术，如g l o b u s t o o k i t 网格环境开发平台、开 放网格框架o g s a 、w s r f 技术、g r i d s p h e r e 网格f - j p 开发工具，网格门户开发规范 j s r l 6 8 、p o r t l e t 技术等。 2 1 网格技术 2 1 1 网格的概念 全球网格研究的领军人物、美囡阿岗( m g o 皿e ) 国家实验室的资深科学家、美国g l o b u s 项目的领导人i a nf o s t e r 曾在1 9 9 8 年出版的网格：2 1 世纪信息技术基础设施的蓝图 一书中这样描述网格：“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 。2 0 0 0 年，i a nf o s t e r 在网格的剖析中把网格进一步描 述为“在动态变化的多个虚拟机构间共享资源和协同解决问题。”至此，人们仍然就什么 是网格而争论不休。2 0 0 2 年7 月，i a nf o s t e r 在什么是网格? 判断是否网格的三个标 准一文中，限定网格必须同时满足三个条件：( 1 ) 在非集中控制的环境中协同使用资源；。 ( 2 ) 使用标准的、开放的和通用的协议和接口；( 3 ) 提供高质量的服务，这些服务应与吞吐 量、响应时间、安全性等因素关联。 网格技术是从1 9 9 0 年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整 体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取 信息。如果说传统的因特网实现了计算机硬件的联通，万维网实现了网页的联通，而网格的 实质是实现互联网上所有资源的全面联通。它的资源包括高性能计算机、各种存储资源、 数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等。当前的互联 网局限于信息共享，网格则被认为是互联网发展的第三阶段。对于网格的搭建，可以是地 区性的网格、企事业内部网格、局域网网格，甚至家庭网格和个人网格。网格的根本特征 并不一定是它的规模，而是资源共享，消除资源孤岛。 2 1 2 开放网格服务体系结构o g s a ( o p e ng r i ds e r v i c e sa r c h i t e c t u r e ) 目前，最重要的广泛被认可的标准是由g g f ( g l o b a lg r i df o r u m 全球网格论坛) 开 发制定的开放网格体系结构o g s a 。o g s a 是个规范，目的是为了定义基于网格应用的一 个通用的、标准的和开放的体系结构，它的目标是使网格应用的所有服务标准化。 o g s a ( 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 ) 主要包括两大关键技术，即网格技术和w e b s e r v i c e 技术，它是在五层沙漏结构的基础上，结合w e bs e r v i c e 技术提出来的。它的提出 解决了两个重要问题标准服务接口的定义和协议的识别。这种观念，有利于通过使用 统一的标准接口来管理和使用网格。 o g s a 的基本思想是以服务为中心，在o g s a 中一切都是服务。这一结构的意义就 在于它将网格从科学和工程计算为中心的学术研究领域，扩展到了更广泛的以分布式系统 服务集成为主要特征的社会经济活动领域。并且在o g s a 中还定义了网格服务( g r i d s e r v i c e ) 的概念，网格服务其实是一种w e bs e r v i c e ，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管理，能够解决服务发现、动态服务创建、生命周期管理、通 知等问题。在o g s a 中，可将一切都看作网格服务，因此网格就是可扩展的网格服务的 集合。网格服务可以以不同的方式聚集起来满足虚拟组织的需要。简单地说，网格服务= 接n 行为+ 服务数据口1 。下图2 1 是对网格服务的简单描述。 服务数据访阁 显式撤销 软状态生命周期 绑定属性 一可靠溅活 一认证 g r i d s 管讧c 萁他接口 必须的)c a - i 选的) i 服务数il 服务数l i 服务数i 据元素ll 括元素l l 据元素l 实现 图2 1 网格服务示意图 标准接口： 一通知 一授权 一服务创建 一服务注册 一管理 一并接 应用相关接口 o g s a 的两大支撑技术，网格技术( 如g l o b u s 软件包) 和w e bs e r v i c e 技术： 1 ) g l o b u sg l o b u s 是用于构建网格的开放体系结构、开放标准的项目。它是已被科 学和工程计算领域广泛接受的网格技术解决方案。同时，它也是一种基于开放结构、开放 源码的服务的集合，是支持网格和网格应用的软件库。目前，大多数网格项目都是采用基 于g l o b u st o o l k i t 所提供的协议及服务进行建设的。另外，g l o b u s 还对资源管理、安全管 理、信息服务及数据管理等关键理论的研究提供了基本的机制和接口。 2 ) w e bs e r v i c ew e bs e r v i c e 是一种建立在分布式应用上的中间件。它是基于面向 服务体系结构s o a ( s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ) 的，其中客户机是服务请求者，服务 器是服务提供程序。它是松散耦合的( 客户机服务器) 、具有封装性、与平台和编程语 言无关、提供能够在内部网络和i n t e m e t 上被描述、发布、发现和调用的服务器端合成的 组件。在进行服务的调用时，服务提供程序采用s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 发布 它的服务到u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o nd i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ，统一描述、发现和集成) 注册中心，服务请求者( 客户) 检索注册信息以寻求感兴趣的服务。最终，客户通过绑定 该服务来完成一个服务的调用。 6 2 1 3w e b 服务资源框架w s r f 近年来，w e b 服务技术已得到快速发展和应用，它采用可扩展标记语言x m l 定义一 组w e b 服务协议栈，通过开放协议和标准提供了面向i n t e r n e t 应用的统一服务注册、发现、 绑定和集成机制，成为i n t e m e t 环境下实现互操作性的一种主要机制。将w e b 服务技术引 入网格研究领域，有助于解决网格研究所面临的应用集成、资源共享、系统互操作和标准 化等问题。但是，w e b 服务实现是无状态的，它面对的一般都是永久服务，而在网格应 用环境中，大量的是临时性的短暂服务，比如计算任务的执行等。考虑到网格环境的具体 特点，o g s i ( o 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 ，开放网格服务基础结构) 在原来w e b 服务概 念的基础上，提出了“网格服务( o r i d s e r v i c e ) ”的概念，用于解决服务发现、动态服务 创建、服务生命周期管理等与临时服务有关的问题。其根本出发点是将关键的网格技术与 w e b 服务技术集成起来，形成一个分布式系统框架，通过一种网格服务来实现两者的结 合。 o g s i 是作为o g s a 核心规范提出的，它对o g s a 的主要方面进行了具体化和规范 化。o g s i 规范通过扩展w e b 服务描述语言w s d l ( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 和 x m l s c h e m a 的使用，来解决具有状态属性的w e b 服务问题，( w e b 服务是无状态的，而 网格服务是有状态的) ，并且针对网格服务定义了一套标准化的接口。但它还存在一些弊 端：( 1 ) 在o g s i 中，由于过分强调网格服务和w e b 服务的差别，导致两者之间不能很 好地融合在一起：( 2 ) o g s i 把繁杂的技术内容全部集中在一个规范中，没有清晰的功 能划分，不利于灵活使用；( 3 ) 由于o g s i 单个规范中的内容太多，所有接口和操作都 与服务数据有关，并且对于资源和服务也没有进行严格的区分，所以缺乏通用性； ( 4 ) 由于o g s i 大量使用x m l 模式( s c h e m a ) 等技术，不能得到现有w e b 服务工具环境的 有力支持。 w s r f ( w e bs e r v i c e sr e s o u r c ef r a m e w o r k , w e b 服务资源框架) 是对o g s i 的重构与发 展，它保留了o g s i 的所有核心功能，并克服了o g s i 的一些弊病：( 1 ) 把o g s i 功能 分成一系列功能规范，这样可以灵活地使用各个部分；( 2 ) 明确地把服务和与该服务所 作用的有状态的资源区别开来，而不是集成在一起，提高了通用性；( 3 ) w s r f 减少了 对x m l 模式的使用，使得目前大多数w e b 服务工具可以直接支持，等等。总之，w s r f 采用与网格服务完全不同的定义：资源是有状态的，服务是无状态的。它把有状态的实体 统称有状态资源，并把由w e b 服务和有状态的资源( s t a t e f u lr e s o u r c e ) 构成的实体定义 为w s r e s o u r c e 。有状态的资源可以在w e b 服务消息交换中进行使用，可以创建和销毁， 并且还可以通过消息交换查询或更改其状态，这样，就与原有的w e b 服务框架进行了很 好的融合。另外，w s a d d r e s s i n g 协议的提出，极大地促进了w s r f 的发展，它解决了有 状态资源的寻址问题，提出了一种传输中立恤a n s p o r t n e u t r a l ) 、面向服务( s e r v i c e o r i e n t e d ) 的机制对动态且有状态的资源进行寻址。 w s r f 的提出有效的解决了资源状态的问题，它使资源成为w e b 服务框架下有状态 7 的资源。并且引入w s r e s o u r c e 来对w e b 服务上下文中的状态信息进行模型化管理。 w s r f 把与w e b 服务相关联的有状态的资源定义w s r e s o u r c e 。该实体在反复调用过程 中将维持一些状态，同时可以通过w e b 服务来访问这些实体。因此，w s r f 也被定义为 w e b 服务与有状态资源的组合。它通过约定的w e b 服务机制来声明、创建、访问、监测 改变和销毁w e b 服务资源。本文将采用w s r f 中w s r e s o u r c e 的资源组合方式来实现对 资源的封装。 2 1 4 网格开发工具g l o b u st o o l k i t g l o b u st o o l k i t 工具包来源于g l o b u s 项目，它是一个开放源码的网格基础平台。它基 于开放结构、开放服务资源和软件库，支持网格和网格应用，目的是为构建网格的应用提 供中间件服务和程序库。 g l o b u st o o l k i t3 0 是o g s i 标准的主要参考实现，2 0 0 5 年1 月g l o b u s 又推出了基于 开放网格服务体系结构o g s a ，支持网格服务的g l o b u st o o l k i t4 0 ( 后面称为g t 4 ) - e 具包。 g t 4 是w s r f 的第一个参考实现。g t 4 提供a p i 来构建有状态的w e b 服务，其目标是建 立分布式异构计算环境。其中，w sc o r e 是g t 4 层次结构中的核心，它是对两个新标准 的实现：w s r f 和w e bs e r v i c e sn o t i f i c a t i o n ( w s n ) 。另外，它还包括参考实现( r e f e r e n c e i m p l e m e n t a t i o n ) 、安全基础设施( s e c u r i t yi n f r a s t r u c t u r e ) 和系统级服务( s y s t e m - l e v e l s e r v i c e s ) ，并提供了s o a p 安全、传输层安全、相互认证、单点登录服务认证等功能。其 新特性包括基于a p a c h et o m c a t 的j n d i ( j a v an a m i n ga n dd i r e c t o r yi n t e r f a c e ) 注册项、 h t t p 1 1 客户机服务器支持、进行w s a d d r e s s i n g 转换的u r i 解析器服务等陆1 。 在g t 4 中，所有知名的g t 3 协议( 资源管理使用的w s g r a m ( w e bs e r v i c eg r i d r e s o u r c ea l l o c a t i o nm a n a g e 0 、数据管理使用的r f t ( r e l i a b l ef i l et r a n s f e r ，可靠文件传输 服务) 以及信息服务使用的m d s ( m o n i t o r i n ga n dd i s c o v e r ys e r v i c e ，监视与发现服务) 都被 重新设计为基于w s r f 的。如下表2 1 所示，g t 4 的新特性： 8 表2 1g t 4 中的新特性 服务协议新特性向后兼容性 数据传输可靠文件传输1 使用佩d f