（计算机软件与理论专业论文）基于ogsa的网格数据库服务系统的研究与实现.pdf

东北大学硕士学位论文摘要 基于o g s a的网格数据库服务系统的研究与实现 摘 要 计算机软件、硬件技术以及网络技术的快速发展，不断地为各行各业带来新 的契机。同时人们也意识到大量的计算资源、存储资源闲置不用造成的浪费不利 于社会的发展。因此人们将目 光投向了能够进行优势互补的网格技术。网格的目 标是实现网络虚拟环境中的高性能资源共享和协同工作。网格首先应该解决的问 题是如何提供数据管理功能，为网格中实施资源发现、信息发现和高效的数据访 问提供有力的支持口 为了 在网格环境中实现数据管理功能， 并能够与we b 服务的各种技术相融合， 本文基于以o g s a为模型的d a i ， 针对以数据库为存储方式的数据资源， 提出 基 于元数据目 录管理和数据库代理的资源访问和集成策略。 首先将 d a i 的服务数据与元数据相结合。基于元数据分层概念定义元数据构 成:物理元数据、服务元数据和应用元数据以及它们之间的映射关系。增加元数 据日 录可以使普通用户更简单方便地访问数据源，也更容易得到实质性结果。通 过分别描述数据源的信息和访问该数据源的信息，可方便地对数据源进行动态访 问和维护，也使得数据管理功能更易于设计和实现， 可增强系统功能的可扩展性。 本文基于d a i ， 应用o g s a的 服务层次概念， 提出了 数据库代理框架。通过 组合低级服务，各种数据库的代理服务和生成实体的工厂服务，获得高级服务， 即数据库代理。 数据库代理利用元数据目 录统一管理各种资源， 屏蔽资源的异构性。 为屏蔽数据库代理和元数据目 录的具体操作和方便用户操作，在服务的上层提 供了简单、友好的访问接口。本文提出基于mv c理想框架构造we b 应用服务器。 基于上述思想，设计并实现了网格数据库服务系统。通过实验获得的较好效 果，证明了上述方案的正确性。 关键字:网格 网格数据库服务 存储资源 数据源 o g s a - d a i 服务数据 元数据 数据库代理 m v c 东北大学硕士学位论文 abs tract s t u d y a n d i mp l e m e n t a t i o n o n o g s a b a s e d g r i d d a t a b a s e s e r v i c e s y s t e m abs tract wit h t h e r a p i d d e v e l o p m e n t o f c o m p u t e r t e c h n o l o g i e s o f s o ft w a r e a n d h a r d w a r e , t h e r e a r e m o r e a n d m o r e o p p o r t u n i t i e s f o r a l l k i n d s o f t r a d e s . a t t h e s a m e t i m e p e o p l e r e a l i z e d t h a t a l o t o f r e s o u r c e s l i k e c o m p u t a t i o n a l r e s o u r c e s a n d s t o r a g e r e s o u r c e s a r e l e ft u n u s e d a n d t h i s i s d i s a d v a n t a g e d f o r t h e d e v e l o p m e n t o f s o c i e t y . t h e r e f o r e p e o p l e b e g a n t o p a y a tt e n t i o n t o g r i d t e c h n o l o g i e s w h i c h c a n t a k e a d v a n t a g e o f e x c e s s i v e r e s o u r c e s t o h e l p t h o s e w h o n e e d t h e m t o f i n i s h t h e i r w o r k s . t h e t a r g e t o f g r i d i s t o a c h i e v e t h e s h a r in g o f d i s t r i b u t e d r e s o u r c e s e f fi c i e n t l y s o t h a t t h e c u s t o m e r s c a n w o r k h a r m o n i o u s l y . t h e p r o b l e m t h a t s h o u l d b e f i r s t r e s o l v e d i s t h a t h o w t o p ro v i d e e f f i c i e n t d a t a r e s o u r c e s a d m in i s t e r i n g f u n c t i o n s t o s u p p o r t r e s o u r c e s a n d i n f o r m a t i o n s d i s c o v e r y i n gr i d e n v i r o n m e n t s . t h i s t h e s i s p r o v i d e s a d a t a a c c e s s a n d i n t e g r a t i o n m e t h o d w h i c h i s b a s e d o n me t a d a t a c a t a l o g u e ma n a g e m e n t s e r v i c e a n d d a t a b a s e b r o k e r s e r v i c e t h a t a r e b a s e d u p o n o g s a - d a i t o c a r ry o u t t h e d a t a b a s e m a n a g e m e n t s y s t e m i n gr i d e n v i r o n m e n t s w h i c h c a n b e i n t e g r a t e d w e l l w i t h e x i s t i n g t e c h n o l o g i e s o f we b s e r v i c e s . f i r s t , b a s e d o n t h e c o n c e p t s o f s e r v i c e d a t a i n d a i a n d me t a d a t a , w e d e f i n e d a l a y e r e d a r c h it e c t u r e o f me t a d a t a t h a t c o n s i s t s o f p h y s i c a l me t a d a t a , s e r v i c e me t a d a t a a n d a p p l i e d me t a d a t a a n d m a p p i n g r e l a t i o n s b e t w e e n t h e m . t h e a d d e d me t a d a t a c a t a l o g u e ma n a g e m e n t b r i n g s s i m p l e a n d c o n v e n i e n t d a t a b a s e a c c e s s i n g m e t h o d a n d c u s t o m e r s g e t t h e r e s u l t d a t a s e t s e a s i e r t h a n b e f o r e . t h e p r o c e s s o f a c c e s s i n g a n d m a i n t a i n i n g d a t a r e s o u r c e s d y n a m i c a l l y b e c o m e s m o r e n e a t l y b y d e s c r i b i n g me t a d a t a o f p h y s i c a l r e s o u r c e s d i s t in c t i v e l y fr o m me t a d a t a o f a c c e s s in g d a t a b a s e r e s o u r c e s . t h i s a r c h it e c t u r e m a k e s t h e d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f d a t a m a n a g i n g s e r v i c e e a s i e r a n d b o o s t s u p e x p a n s i b i l i ty o f t h e w h o l e s y s t e m . t h i s t h e s i s p r o v i d e s d a t a b a s e b r o k e r s e r v i c e b a s e d o n t h e c o n c e p t o f l a y e r e d s e r v i c e s i n d a i a c c o r d i n g t o o g s a . b y c o m b i n i n g l o w e r s e r v i c e s a n d d a t a b a s e s e r v i c e a n d f a c t o ry s e r v i c e w h i c h c r e a t e n e w e n t i t i e s , w e b u i l d u p h i g h e r s e r v i c e , d a t a b a s e b r o k e r s e r v i c e . d a t a b a s e b r o k e r c o n t r o l s v a r i o u s d a t a b a s e r e s o u r c e s c o o p e r a t i n g w i t h i i i 东 北 大 学 硕 士 学 位 论 文_- - 一一 一 一 a b s t r a c t me t a d a t a c a t a l o g u e ma n a g e m e n t s e r v i c e , a n d m a s k s t h e d iv e r s i t y a n d v o l a t i l i t y o f v a r i o u s d a t a r e s o u r c e s . i n o r d e r t o w r a p o p e r a t i o n s o f f e r e d b y d a t a b a s e b r o k e r s e r v i c e a n d me t a d a t a c a t a lo g u e ma n a g e m e n t s e r v i c e a n d a l l o w f o r c u s t o m e r s , w e p r o v i d e s i m p l e a n d f r i e n d l y q u e r y s e r v i c e s o n we b s e r v e r . we c o n s t ru c t we b s e r v e r b a s e d o n t h e i d e a l f r a me mvc. a c c o r d i n g t o t h e s e i d e a s , w e d e s i g n e d g r id d a t a b a s e s e r v i c e s y s t e m. t h e b e t t e r r e s u l t s a c q u i r e d t h r o u g h e x p e r i m e n t s h a v e v a l i d a t e d t h e f e a s i b i l i t i e s o f t h e p r o j e c t . k e y w o r d : g r i d , g r i d d a t a b a s e s e r v i c e , s t o r a g e r e s o u r c e , d a t a r e s o u r c e , o g s a - d a i , s e r v i c e da t a , me t a d a t a , da t a b a s e b r o k e r , mv c i v 二些0口 尸刁日 月 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名: 0 0 - 0 日期:夕 ”了、 / . / 介 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定:即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流， 请在下方签名; 否则视为不同意。 ) 学 位 论 文 作 者 签 名 : 邦i 0 签字日 期:c 1 c o .! / 导 师 签 名 : 于传 签字日 期: t . 、 ， 3 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 第一章 绪论 1 . 1引言 互联网从最初的将世界上的各种计算机硬件连接起来，到万维网的实现网页 的连通，将各种信息资源连接起来，再到今天的以实现真正意义上的计算机资源 共享为目的的网格服务技术的兴起，在实现了自身质的飞跃的同时，也给我们的 生活带来了翻天覆地的变化。人们在欣然接受网络带来的巨大便利的同时，也迫 切地期望着未来的“ 信息流” 真的可以能被形容成像水一样，自由地流到用户的手 中。网 格的 概念最初由j .c .r .l i c k l i d e r 在人与 机器共生 ( m a n - m a c h i n e s y m b i o s i s ) 的论文中提出。但近十年才开始了关于网格的大规模研究。这主要是因为网格的 发展需要以网络技术和计算机技术等相关技术的成熟为前提。随着社会的不断发 展和各种科学研究的不断进步，对大规模的信息和计算能力的需求与日 俱增，使 人们意识到需要一种“ 革命性体系结构” ，即网格。 网格界的权威人物，芝加哥大学的严 福斯特指出，网格的核心概念是:在一 组参与节点 ( 资源提供者和消费者)中协商资源共享管理的能力，利用协商得到 的资源池共同解决一些问题。同时他也指出:网格本身要求协议、界面和策略不 仅是开放的，通用的，而且是标准的。 网格是一组以互联网为基础的新兴技术，与之相关的概念有:计算网格 ( c o m p u t a t io n a l g r id ) 、 信息 网 格 3 4 1 ( in f o r m a t i o n g ri d ) 、 知 识网 格( k n o w l e d g e g r id ) , 数 据网 格( d a t a g ri d ) . w e b 服务 等 等。 其中 数 据 网 格 3 9 1 的 提出 主 要 是因 为 科 学 研 究领域中，飞速发展的数据密集型计算对信息处理能力的要求越来越高，如模拟 天文台、分子生物学等。人们试图在网格的基础上建立一种有效的数据管理体系 结构，为进行高效的数据访问提供有力的支持。 网格是在网络虚拟环境上实现对计算、存储、通信、软件、信息等资源的资 源共享和协同工作。针对其中的存储资源实现共享，是首先应该解决的问 题。 近 年来，随着网格技术从科学研究领域向工业、商业、教育、文化等领域的推广， 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 第一章 绪论 1 . 1引言 互联网从最初的将世界上的各种计算机硬件连接起来，到万维网的实现网页 的连通，将各种信息资源连接起来，再到今天的以实现真正意义上的计算机资源 共享为目的的网格服务技术的兴起，在实现了自身质的飞跃的同时，也给我们的 生活带来了翻天覆地的变化。人们在欣然接受网络带来的巨大便利的同时，也迫 切地期望着未来的“ 信息流” 真的可以能被形容成像水一样，自由地流到用户的手 中。网 格的 概念最初由j .c .r .l i c k l i d e r 在人与 机器共生 ( m a n - m a c h i n e s y m b i o s i s ) 的论文中提出。但近十年才开始了关于网格的大规模研究。这主要是因为网格的 发展需要以网络技术和计算机技术等相关技术的成熟为前提。随着社会的不断发 展和各种科学研究的不断进步，对大规模的信息和计算能力的需求与日 俱增，使 人们意识到需要一种“ 革命性体系结构” ，即网格。 网格界的权威人物，芝加哥大学的严 福斯特指出，网格的核心概念是:在一 组参与节点 ( 资源提供者和消费者)中协商资源共享管理的能力，利用协商得到 的资源池共同解决一些问题。同时他也指出:网格本身要求协议、界面和策略不 仅是开放的，通用的，而且是标准的。 网格是一组以互联网为基础的新兴技术，与之相关的概念有:计算网格 ( c o m p u t a t io n a l g r id ) 、 信息 网 格 3 4 1 ( in f o r m a t i o n g ri d ) 、 知 识网 格( k n o w l e d g e g r id ) , 数 据网 格( d a t a g ri d ) . w e b 服务 等 等。 其中 数 据 网 格 3 9 1 的 提出 主 要 是因 为 科 学 研 究领域中，飞速发展的数据密集型计算对信息处理能力的要求越来越高，如模拟 天文台、分子生物学等。人们试图在网格的基础上建立一种有效的数据管理体系 结构，为进行高效的数据访问提供有力的支持。 网格是在网络虚拟环境上实现对计算、存储、通信、软件、信息等资源的资 源共享和协同工作。针对其中的存储资源实现共享，是首先应该解决的问 题。 近 年来，随着网格技术从科学研究领域向工业、商业、教育、文化等领域的推广， 东 北 大 学 硕 士 学 位 论 文_一 止数堕进竺 数据网格的研究引起了广泛的关注。由于数据资源广泛地分布在多个不同的存储 系统中，而不同的存储系统对数据的命名和访问方法都不完全相同，所以，如何 为网格用户提供对数据的统一访问和管理方法成为网格界的热门话题。 1 .2网格数据库服务的市场需求 网格之所以成为这个时代的焦点，不单是出于技术的驱动，也是顺应了企业 i t应用的发展要求。网 格数据库在这一领域的应用前景尤其广阔。 o r a c l e e4 2 公 司和i b m公司已经宣布它们的数据库管理系统产品能够支持网格应用，它们期望 将网格技术的应用领域扩展到企业计算。 在全球网 格论坛g g f中， 共有四个研究 组负责与o g s a相关的标准制定工作， 其中就有一个是专门针对数据库进行研究 的小组 数 据库访问 和集成服务 工作组d a i s - w g 1 a 随着经济全球化步伐加快，i t成为一种不可或缺的资源，随之而来的问题也 很明显，虽然企业在信息技术方面投入很大，但始终不能满足工作的需要。资源 和体制难以支持信息的有效共享，同时计算机资源的闲置又造成了巨大浪费，这 些都是电子商务时代企业发展的致命弱点。事实上，对网络技术的应用只有信息 的传输，而没有资源层面的真正共享。 我们知道，企业的信息系统的核心是数据库，因此应用网格技术为企业打开 一片新天地所需要解决的首要问题，应该围绕着以数据库为存储形式的数据资源 展开。企业在数据库应用中的关键问题是数据库的整合。比如说，在研究业务员 与市场营销的关系时，可能会用到业务员个人资料的数据库、市场发展状况的数 据库、业绩数据库等，在这种情况下，应用网格数据库服务，就可以避免多次访 问不同数据库的麻烦，在短时间内迅速准确地把需要的数据从不同的数据库中挑 选出来综合在一起。 网格数据库是数据网格的一个分支。数据网格将超级计算机的数值计算能力 和数字图书馆的数据处理和发布能力有机结合起来，为科学应用在网格中实施资 源发现和高效的数据访问提供有力支持。网格数据库服务 ( g ri d d a t a b a s e s e r v i c e ) 本着同样的目的，将数据源定位在以各种数据库为存储方式的范围内，提供数据 发现和管理服务，使网格数据库服务可应用于广泛的工业商业领域中。 东 北 大 学 硕 士 学 位 论 文_一 止数堕进竺 数据网格的研究引起了广泛的关注。由于数据资源广泛地分布在多个不同的存储 系统中，而不同的存储系统对数据的命名和访问方法都不完全相同，所以，如何 为网格用户提供对数据的统一访问和管理方法成为网格界的热门话题。 1 .2网格数据库服务的市场需求 网格之所以成为这个时代的焦点，不单是出于技术的驱动，也是顺应了企业 i t应用的发展要求。网 格数据库在这一领域的应用前景尤其广阔。 o r a c l e e4 2 公 司和i b m公司已经宣布它们的数据库管理系统产品能够支持网格应用，它们期望 将网格技术的应用领域扩展到企业计算。 在全球网 格论坛g g f中， 共有四个研究 组负责与o g s a相关的标准制定工作， 其中就有一个是专门针对数据库进行研究 的小组 数 据库访问 和集成服务 工作组d a i s - w g 1 a 随着经济全球化步伐加快，i t成为一种不可或缺的资源，随之而来的问题也 很明显，虽然企业在信息技术方面投入很大，但始终不能满足工作的需要。资源 和体制难以支持信息的有效共享，同时计算机资源的闲置又造成了巨大浪费，这 些都是电子商务时代企业发展的致命弱点。事实上，对网络技术的应用只有信息 的传输，而没有资源层面的真正共享。 我们知道，企业的信息系统的核心是数据库，因此应用网格技术为企业打开 一片新天地所需要解决的首要问题，应该围绕着以数据库为存储形式的数据资源 展开。企业在数据库应用中的关键问题是数据库的整合。比如说，在研究业务员 与市场营销的关系时，可能会用到业务员个人资料的数据库、市场发展状况的数 据库、业绩数据库等，在这种情况下，应用网格数据库服务，就可以避免多次访 问不同数据库的麻烦，在短时间内迅速准确地把需要的数据从不同的数据库中挑 选出来综合在一起。 网格数据库是数据网格的一个分支。数据网格将超级计算机的数值计算能力 和数字图书馆的数据处理和发布能力有机结合起来，为科学应用在网格中实施资 源发现和高效的数据访问提供有力支持。网格数据库服务 ( g ri d d a t a b a s e s e r v i c e ) 本着同样的目的，将数据源定位在以各种数据库为存储方式的范围内，提供数据 发现和管理服务，使网格数据库服务可应用于广泛的工业商业领域中。 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 网格数据库服务2 0 ) 3 7 7 通过对现有数据库的网 格化，为客户提供持续的、可靠 的、高性能低价格的网格数据库服务。对于高负载的大数据库应用， 应用网 格数 据库服务，综合利用网格中的数据库资源，通过资源共享和分布计算，实现负载 平衡，将作业分配到多台数据库服务器上执行，提高性能。对于小数据库应用， 不再需要配置数据库服务器，加入网格虚拟组织，并从中申 请网格数据库服务即 可，不仅提高了性价比，也使得各项工作更加便捷。 对企业而言，网格数据库技术为企业的信息系统以及企业之间信息的共享提 供了前所未有的便利前景，随着网格数据库技术的不断发展，他将能够带给企业 一种建立在随需应变组织架构上的先进管理理念。 1 . 3网格数据库相关研究综述 现阶段的网格应用还主要停留在科学计算的层次上，但同时也逐步向大众开 放。推动网格的应用的发展，我们的首要任务就是将网格应用转向解决大众需求， 至少是解决某一行业或某一领域的大众需求。这也是网格数据库从数据网格中单 独拿出来进行研究的原因。网格环境下数据库系统的相关研究主要有:数据库访 问与集成、分布式查询处理、数据流处理、信息检索、科学数据分析等。 与网格数据库相关的研究工作有: 美国g r i p h y n l 14 系 统 提出 应 用 虚 拟 数 据的 概 念 和 语 言， 描 述 如 何 通 过 计 算 获 得并使用派生信息和数据，这是为系统访问远程数据还是通过计算获得，或者获 取他人计算处理过程符合自己需求的数据等情况提供决策依据，为数据的自 动生 成和再生成提供较完整的系统方法; s d s c 的s r b 6 1提出了 一 套 在分 布 环 境下统 一 访问 异 构存储系统上的 数 据的 中 间件系统，包括文件系统、数据库、文档系统等，为上层应用或用户提供透明的 数据服务，s r b采用了集中式的元数据目录mc a t服务广域的数据访问和管理， 最初并不支持网格环境下使用，为了支持数据网格的特点，已经进行了改进，进 行分布设计和实现，对多域管理环境进行支持，主要以 对文件的访问为主; p o la r 1 3 1项目 主要 研究 分 布 式查 询 处 理。旨 在实 现: ( 1 ) 设计一 种描 述型 查 询语 言， 用户使用它来表达数据存取和数据分析任务: ( 2 ) 考虑可用的网格资源、 用户 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 网格数据库服务2 0 ) 3 7 7 通过对现有数据库的网 格化，为客户提供持续的、可靠 的、高性能低价格的网格数据库服务。对于高负载的大数据库应用， 应用网 格数 据库服务，综合利用网格中的数据库资源，通过资源共享和分布计算，实现负载 平衡，将作业分配到多台数据库服务器上执行，提高性能。对于小数据库应用， 不再需要配置数据库服务器，加入网格虚拟组织，并从中申 请网格数据库服务即 可，不仅提高了性价比，也使得各项工作更加便捷。 对企业而言，网格数据库技术为企业的信息系统以及企业之间信息的共享提 供了前所未有的便利前景，随着网格数据库技术的不断发展，他将能够带给企业 一种建立在随需应变组织架构上的先进管理理念。 1 . 3网格数据库相关研究综述 现阶段的网格应用还主要停留在科学计算的层次上，但同时也逐步向大众开 放。推动网格的应用的发展，我们的首要任务就是将网格应用转向解决大众需求， 至少是解决某一行业或某一领域的大众需求。这也是网格数据库从数据网格中单 独拿出来进行研究的原因。网格环境下数据库系统的相关研究主要有:数据库访 问与集成、分布式查询处理、数据流处理、信息检索、科学数据分析等。 与网格数据库相关的研究工作有: 美国g r i p h y n l 14 系 统 提出 应 用 虚 拟 数 据的 概 念 和 语 言， 描 述 如 何 通 过 计 算 获 得并使用派生信息和数据，这是为系统访问远程数据还是通过计算获得，或者获 取他人计算处理过程符合自己需求的数据等情况提供决策依据，为数据的自 动生 成和再生成提供较完整的系统方法; s d s c 的s r b 6 1提出了 一 套 在分 布 环 境下统 一 访问 异 构存储系统上的 数 据的 中 间件系统，包括文件系统、数据库、文档系统等，为上层应用或用户提供透明的 数据服务，s r b采用了集中式的元数据目录mc a t服务广域的数据访问和管理， 最初并不支持网格环境下使用，为了支持数据网格的特点，已经进行了改进，进 行分布设计和实现，对多域管理环境进行支持，主要以 对文件的访问为主; p o la r 1 3 1项目 主要 研究 分 布 式查 询 处 理。旨 在实 现: ( 1 ) 设计一 种描 述型 查 询语 言， 用户使用它来表达数据存取和数据分析任务: ( 2 ) 考虑可用的网格资源、 用户 东 北 大 学 硕 士 学 位 论 文_ _- . - 一一止璧遭竺id 需求和代价约束， 研究这种查询语言的查询优化方法和代价模型; ( 3 ) 研究查询优 化器生成的查询计划并行执行的方式; ( 4 ) 研究长时间运行的任务如何利用在运行 中 变为可用的额外资源来提高性能; ( 5 ) 研究查询如何动态响应资源的改变，资源 的改变包括出现新的可用资源、分配的资源被回收了、资源失效和共享资源上负 载的改变; p u n c h v i r t u a l f i le s y s t e m ( p v f s ) ez a 采 用 代 理 机 制 接 受n f s c l ie n t 的 请 求， 经过处理分析， 访问n f s 系统的服务端数据， 实现了多个n f s 系统的数据统一访 问: g g f的数据访问和整合服务研究小组 ( d a i s - wg )提倡发展网格数据库服务 的标准，主要集中在为现有的自 主管理的数据库提供一致性访问; 我国的数据网格技术工作组致力于推进数据网格技术的研究，推动数据网格 技术的应用，面向科学工程研究领域、电子政务、电子商务、数字娱乐业和远程 教育等多个应用领域所遇到的海量数据存储、管理、处理和联合服务等问题，提 出解决方案。参与国际网格论坛的工作和标准制订，探讨并提出中国数据网格技 术标准的建议，推动网格技术的产业化。 在o g s a出 现之前，各种以 填补异构平台 之间的差异为己 任的网格平台，如 c o n d o r , l e g i o n 等， 都是互不 兼容。 但是， x m l的出 现使得w e b 服务 增加了 无 限的潜力。 we b服务技术在各种异构平台之上构筑了一层通用的、与平台无关的 信息和服务交换设施，从而屏蔽了互联网中千差万别的差异，使信息和服务畅通 无阻地在计算机之间流动。以we b 服务为基础的o g s a的提出， 使大家对网格技 术的研究和发展方向达成了共识。 网格数据库的应用领域是广泛应用 we b服务技术的工商企业界。所以，以 o g s a为基础对网格数据库技术进行研究十分必要。本文的工作重点是:研究如 何将数据管理功能与 o g s a提出的服务的概念进行融会贯通，来实现网格环境下 的数据库服务。 1 . 4本文解决的主要问 题及组织结构 本文论述的课题研究内容，是东北大学申请的国家高技术研究发展计划项目 东 北 大 学 硕 士 学 位 论 文_ _- . - 一一止璧遭竺id 需求和代价约束， 研究这种查询语言的查询优化方法和代价模型; ( 3 ) 研究查询优 化器生成的查询计划并行执行的方式; ( 4 ) 研究长时间运行的任务如何利用在运行 中 变为可用的额外资源来提高性能; ( 5 ) 研究查询如何动态响应资源的改变，资源 的改变包括出现新的可用资源、分配的资源被回收了、资源失效和共享资源上负 载的改变; p u n c h v i r t u a l f i le s y s t e m ( p v f s ) ez a 采 用 代 理 机 制 接 受n f s c l ie n t 的 请 求， 经过处理分析， 访问n f s 系统的服务端数据， 实现了多个n f s 系统的数据统一访 问: g g f的数据访问和整合服务研究小组 ( d a i s - wg )提倡发展网格数据库服务 的标准，主要集中在为现有的自 主管理的数据库提供一致性访问; 我国的数据网格技术工作组致力于推进数据网格技术的研究，推动数据网格 技术的应用，面向科学工程研究领域、电子政务、电子商务、数字娱乐业和远程 教育等多个应用领域所遇到的海量数据存储、管理、处理和联合服务等问题，提 出解决方案。参与国际网格论坛的工作和标准制订，探讨并提出中国数据网格技 术标准的建议，推动网格技术的产业化。 在o g s a出 现之前，各种以 填补异构平台 之间的差异为己 任的网格平台，如 c o n d o r , l e g i o n 等， 都是互不 兼容。 但是， x m l的出 现使得w e b 服务 增加了 无 限的潜力。 we b服务技术在各种异构平台之上构筑了一层通用的、与平台无关的 信息和服务交换设施，从而屏蔽了互联网中千差万别的差异，使信息和服务畅通 无阻地在计算机之间流动。以we b 服务为基础的o g s a的提出， 使大家对网格技 术的研究和发展方向达成了共识。 网格数据库的应用领域是广泛应用 we b服务技术的工商企业界。所以，以 o g s a为基础对网格数据库技术进行研究十分必要。本文的工作重点是:研究如 何将数据管理功能与 o g s a提出的服务的概念进行融会贯通，来实现网格环境下 的数据库服务。 1 . 4本文解决的主要问 题及组织结构 本文论述的课题研究内容，是东北大学申请的国家高技术研究发展计划项目 东北大学硕士学位论文 第一章 绪论 “ 面向c i ms 领域的支持企业业务柔性集成的服务网格的研究” 中的部分内 容， 即网 格数据库服务 ( g r id d a t a b a s e s e r v i c e , g d b s )系统。 目 前关于网 格数据库领域技术研究1 2 6 存在以 下不足: ( i )没有基于服务概念构造的完整的可应用的系统，所以也就没有面向普通 大众的网格数据库服务; ( 2 )没有将服务资源与数据资源区分开来，导致的是要么只有数据信息，要 么只有服务信息; ( 3 ) 由 ( 2 ) 导 致了 不能为 用户 提供服务形式的 数据访问 和管理功能。 本文研究以数据库形式存储的数据资源， 主要针对关系型数据库和x m l 数据 库， 基于o g s a - d a i 扩展和完善数据资源描述信息， 提出并实现了 适合于网 格数据 库的 元数据目 录管 理( m e t a d a t a c a t a l o g u e m a n a g e m e n t , m c m ) 服务。 基于o g s a - d a i 提出并实现了数据库代理 ( d a ta b a s e b r o k e r , d b b ) 框架。基于mv c ( m o d e l v i e w c o n t r o l ) 框架为we b 用户提供统一友好的访问界面。 本文的组织结构如下: 第一章介绍了课题的研究背景。分析目前网格数据库服务的市场需求和发展 现状，分析普遍存在的问题，并针对这些问题提出构建g d b s 系统的设想。 第二章介绍与g d b s 系统相关的目 前比较流行的技术、规范和标准。 第三章主要描述构建 g d b s系统的意义。首先介绍数据网格的体系结构和设 计目 标、基本功能和关键技术。并分析了网格数据库与数据网格的辩证关系。以 此为基础，详细地分析了目 前网格数据库技术的研究状况，指出存在的漏洞。介 绍了g d b s系统设计原则，介绍了元数据的分层和索引结构。mc m服务和d b b 服务的组成以及它们之间的关系。 第四章介绍g d b s 系统的具体开发过程和实现的主要功能。 第五章总结全文，并指出g d b s 系统的下一步开发计划。 l s小结 本章分析了网格数据库的研究意义，市场应用前景;介绍了相关项目 研究内 容;指出存在的主要问题并提出解决办法。 东北大学硕士学位论文 第一章 绪论 “ 面向c i ms 领域的支持企业业务柔性集成的服务网格的研究” 中的部分内 容， 即网 格数据库服务 ( g r id d a t a b a s e s e r v i c e , g d b s )系统。 目 前关于网 格数据库领域技术研究1 2 6 存在以 下不足: ( i )没有基于服务概念构造的完整的可应用的系统，所以也就没有面向普通 大众的网格数据库服务; ( 2 )没有将服务资源与数据资源区分开来，导致的是要么只有数据信息，要 么只有服务信息; ( 3 ) 由 ( 2 ) 导 致了 不能为 用户 提供服务形式的 数据访问 和管理功能。 本文研究以数据库形式存储的数据资源， 主要针对关系型数据库和x m l 数据 库， 基于o g s a - d a i 扩展和完善数据资源描述信息， 提出并实现了 适合于网 格数据 库的 元数据目 录管 理( m e t a d a t a c a t a l o g u e m a n a g e m e n t , m c m ) 服务。 基于o g s a - d a i 提出并实现了数据库代理 ( d a ta b a s e b r o k e r , d b b ) 框架。基于mv c ( m o d e l v i e w c o n t r o l ) 框架为we b 用户提供统一友好的访问界面。 本文的组织结构如下: 第一章介绍了课题的研究背景。分析目前网格数据库服务的市场需求和发展 现状，分析普遍存在的问题，并针对这些问题提出构建g d b s 系统的设想。 第二章介绍与g d b s 系统相关的目 前比较流行的技术、规范和标准。 第三章主要描述构建 g d b s系统的意义。首先介绍数据网格的体系结构和设 计目 标、基本功能和关键技术。并分析了网格数据库与数据网格的辩证关系。以 此为基础，详细地分析了目 前网格数据库技术的研究状况，指出存在的漏洞。介 绍了g d b s系统设计原则，介绍了元数据的分层和索引结构。mc m服务和d b b 服务的组成以及它们之间的关系。 第四章介绍g d b s 系统的具体开发过程和实现的主要功能。 第五章总结全文，并指出g d b s 系统的下一步开发计划。 l s小结 本章分析了网格数据库的研究意义，市场应用前景;介绍了相关项目 研究内 容;指出存在的主要问题并提出解决办法。 东北大学硕士学位论文第二章 网格数据库相关技术和概念 第二章 网格数据库相关技术和概念 2 . 1 we b 服务 w e b 服务是网格服务的基础，也是o g s a和o g s i 的奠基石。理解we b服务 的架构是开发网格应用程序的基础，因此我们先来了 解一下we b 服务。 一个we b 服务就是一个可以被u r i 识别的软件应用， 它的接口和绑定可以被 x ml 描述和发现， 并且可以通过基于i n t e rn e t 的协议直接支持与其他基于x m l消 息的软件应用的交互。 这就意味着所有客户机都可以 使用i n t e rn e t 进行远程过程调 用操作。虽然w e b 服务很大程度上依赖现有的w e b 技术，比如h t t p ，但这里我 们谈到的w e b服务同w e b浏览器和h t m l没有关系 网站是为网络用户服务 的，而we b服务是为软件服务的。 we b 服务的体系结构 不管在一个w e b 服务交互过程中 底层使用的什么技术， 它所采用的基本的角色都遵循通用模式。在底层，一个服务消费者希望从服务提 供者那里得到服务。如果服务消费者己经知道了一个合适的服务提供者，它会直 接与这个服务提供者联系并且把自己 绑定到提供的服务接口上。但是，通常情况 下，并不是消费者来确定一个合适的提供者满足它的要求。而是服务提供者向第 三方发布一个提供的服务的描述，这个第三方是一个服务代理。消费者只需要确 定这些第三方代理之一来发现是否有任何服务提供者发布了适合它要求的服务描 述既可。 we b 服务的关键技术 与网格有关的三个we b 服务标准分别是: ws d l ( we b s e r v i c e d e s c r i p t i o n l a n g u a g e ) w e b 服务描 述语言; i 7 d d i ( u n i v e r s a l d e s c r i p t i o n d i s c o v e ry a n d i n t e g r a t i o n ) 通用描述与发 现集成和 s o a p ( s i m p l e o b j e c t a c c e s s p r o t o c o l )简单对象访问协议。 在客户端调用一个we b 服务的过程中，首先要通过与u d d i 注册点联系来寻 找满足要求的we b服务的位置. u d d i 提供了可查询的已经注册的、 w e b 服务的索 引。 并通过ws d l 言描述这个w e b 服务的接口 和访问方法。 接下来， 客户端通过 东北大学硕士学位论文第二章 网格数据库相关技术和概念 第二章 网格数据库相关技术和概念 2 . 1 we b 服务 w e b 服务是网格服务的基础，也是o g s a和o g s i 的奠基石。理解we b服务 的架构是开发网格应用程序的基础，因此我们先来了 解一下we b 服务。 一个we b 服务就是一个可以被u r i 识别的软件应用， 它的接口和绑定可以被 x ml 描述和发现， 并且可以通过基于i n t e rn e t 的协议直接支持与其他基于x m l消 息的软件应用的交互。 这就意味着所有客户机都可以 使用i n t e rn e t 进行远程过程调 用操作。虽然w e b 服务很大程度上依赖现有的w e b 技术，比如h t t p ，但这里我