（控制理论与控制工程专业论文）基于网格的面向Agent软件分析与设计建模方法及环境研究(1).pdf

上海大学博士学位论文 摘要 网格是一种由硬件和软件构成的信息技术基础设施，能提供可靠的、可协调的、可扩 展的和廉价的高端计算能力的访问，并支持动态的、分布式的虚拟组织之间不同资源的共 享和协作。基于网格的问题求解称作网格计算，网格计算是近年来兴起的一个研究热点。 网格计算环境具有异构性、可扩展性、动态自适应性等特点，这些特性使得运行在网格平 台上的软件系统不同于在集中和封闭环境下发展起来的传统软件形态，将呈现出以自主性、 协同性、开放性以及互操作性为基本特征的全新形态。我们将这种新的软件形态定义为网 格软件，或称网格分布式系统。 软件建模技术的发展是通过不断提出更具表达能力、更符合人类思维模式的抽象机制 来为复杂系统建立模型。过程抽象、抽象数据类型、以及目前比较常用的“对象”和“组 件”都属于这样的抽象机制。目前在软件领域占主导地位的软件方法是面向对象方法，但 是面向对象软件技术体系其本质上是一种静态和封闭的框架体系，难以适应网格环境开放、 动态和多变的特点，因此，网格软件这种新型的软件形态对传统的软件理论、方法、技术 和平台提出了一系列挑战。 从分布式人工智能观点考虑，网格计算和多a g e n t 系统具有很强的相似性。最明显表 现在多a g e n t 系统中的实体和网格实体都具有自治性ia g e n t 还具有其他一些和网格实体相 关的特性，如社会能力、自适应性和自发性等；同时，a g e n t 和网格实体样具有异构性， 不同的a g e n t 可以由不同的程序设计语言、体系结构和技术实现，a g e n t 的这些特点使之成 为研究网格实体的一种重要的抽象机制。 当前主要的面向a g e n t 建模技术基本上是针对传统的封闭式软件体系结构而提出，对 于网格软件的建模缺乏有效的概念抽象枧制和直观的模型描述，基于对现有网格技术和主 要面向a g e n t 软件工程方法的研究，我们选择o g s a 开放式网格体系结构做为网格软件的 运行平台( 或称应用背景) ，依照面向a g e n t 软件工程的要求，提出以a g e n t 做为基本单元的 分析策略，形成了a o m g ( a g e n t - o r i e n t e dm o d e l i n gb a s e do i lg r i d ) 软件建模方法，能够有效 地建立基于网格的新型分布式系统模型。该方法的研究内容主要包括： ( 1 ) 提出了以0 g s a 网格体系结构为应用背景，基于a g e n t 抽象机制的分布式软件系 统结构。 ( 2 1 在传统a g e n t 定义的基础上，结合网格软体形态的一些特征和o g s a 结构的以服 务为核心的基本思想，对a g e n t 概念重新定义，并引入虚拟组织、开放式组织、网 格a g e m ( g r i d a g e n t ) 和a g e n t 服务等新的抽象概念，为网格软件的分析和设计建模 提供概念抽象机制： ( 3 ) 通过改进现有的i 建模框架以及对u m l 的扩展，结合组织建模思想，a o m g 提供 了一套适合描述网格分布式应用的可视化建模框架，通过统一的可视化模型语言实 现了对网格软件的直观描述。在建立模型语言的同时，a o m g 建模框架提出了基 v 海大学博l 学位论文 于元模型层次的模型变换规则，很好地解决了需求分析过程中的a g e n t 抽取问题， 缩小了设计过程中从a g e n t 抽象层次到对象层次之间的鸿沟。 ( 4 ) 任何一种系统化的建模方法，都必须建立在对建模概念和基本模型的语法和语义的 精确定义的基础上。为此，在a o m g 建模概念基础上，通过扩展o b j e c t z ，我们 提出了a o m g 形式化建模框架，f o r m a la o m g 。该框架为a o m g 建模方法中各 种概念和元模型提供了精确无二义性的定义，同时为a o m g 可视化建模框架中的 模型变换规则提供了基于精确语义描述的形式化基础。f o r m a la o m g 既可以做为 独立的针对网格软件的形式化建模语言，也可以做为a o m g 建模方法在后续设计、 实现和模型验证过程中的一种补充。 ( 5 ) 对于网格软件来说，为了实现服务的共享，如何在网格环境中选择资源以及如何为 其他网格应用提供资源是需要解决的重要问题，因此需要提供一种有效的资源匹配 机制。在a o m g 建模方法中，我们采用了基于本体的资源匹配方法。通过扩展u v i l 类图来建立网格应用的资源本体模型，而为了准确快速地构造基于o w l ( w e b o n t o l o g yl a n g u a g e ) 的可用本体，我们在u m l 和o w l 之间建立一个元模型语义映 射关系表。 ( 6 ) 为了验证a o m g 方法体系中各种建模思想以及模型语言的有效性，我们开发了一 个基于a o m g 方法体系的建模环境一a o m g t o o l k i t s 。a o m gt o o l l d t s 建模环境 提供了可视化的模型编辑器以及基于元模型层次的模型变换工具，实现了基于 o w l 的模型存储，同时通过元模型的刻面约束机制实现了a o m g 元模型语法的正 确性检查。 ( 7 ) 通过一个电子政务网格门户系统完整地演示了网格软件系统的需求获取、分析模型 和设计模型的建立( 包括基于形式化框架的模型建立) 、a g e n t 的抽取、分析模型到 设计模型的映射、资源本体的建立等内容。 关键词：网格计算，a g e n t ，网格a g e n t ，网格服务，a o m g 建模方法，o b j e c t z 语 言，形式化建模框架，本体，o w l ，模型映射规则，模型语法检查 v i e 海大学博士学位论义 a b s t r a c t “g r i d ”i sah a r d w a r ea n ds o f t w a r ei n f r a s t r u c t u r et h a tp r o v i d e sd e p e n d a b l e ，c o n s i s t e n t ， p e r v a s i v e ，a n di n e x p e n s i v ea c c e s st oh i 曲一e n dc o m p u t a t i o n a lc a p a b i l i t i e s g r i dc o o r d i n a t e s r e s o u r c e s h a r i n ga n dp r o b l e ms o l v i n gi nd y n a m i c ，m u l t i - i n s t i t u t i o n a lv i r t u a lo r g a n i z a t i o n s g r i d - b a s e dp r o b l e ms o l v i n gi sc a l l e dg r i dc o m p u t i n g ，w h i c hh a se m e r g e da sar e s e a r c hh o ts p o t f i e l d c u r r e n t l y d i s t r i b u t e d e n v i r o n m e n tb a s e dg r i d c o m p u t i n gh a sc h a r a c t e r i s t i c ss u c h a s h e t e r o g e n e i t y , e x t e n s i b i l i t y , o p e n n e s sa n da d a p t a b i l i t y t h e r e f o r e ，s o f t w a r es y s t e m sb a s e do n 鲥di n f r a s t r u c t u r e a r ed i f f e r e n tf r o ms o f t w a r es y s t e m sb a s e do nc o n v e n t i o n a ld i s t r i b u t e d e n v i r o n m e n t i ti st oa p p e a ra u t o n o m o u s ，c o o p e r a t e l y , o p e na n di n t e r o p e r a b l e w ec a l l e dt h i s s o f t w a r ef o r mg r i ds o f t w a r e ，o rg r i d d i s t r i b u t e d s t e m p r o g r e s si ns o f t w a r em o d e l i n gt e c h n o l o g i e so v e rt h ep a s tt w od e c a d e sh a sb e e nm a d et h r o u 【曲 t h ed e v e l o p m e n to fi n c r e a s i n g l yp o w e r f u la n dn a t u r a lh i 曲一l e v e la b s t r a c t i o n sw i mw h i c ht om o d e l m a dd e v e l o pc o m p l e xs y s t e m s p r o c e d u r a la b s 订a c f i o n ，a b s t r a c td a t at y p e s ，a n d ，m o s tr e c e n t l y , o b j e c t sa n dc o m p o n e n t sa r ea l le x a m p l e so fs u c ha b s t r a c t i o n s o b j e e th a sb e c o m et h ec h i e f p a r a d i g mi ns o f t w a r ee n g i n e e r i n gf i e l d ，w h e r e a s ，o b j e c t o r i e n t e dm o d e l i n gm e t h o di sas t a t i ca n d c l o s et e c h n o l o g yf r a m e w o r ki ne s s e n c e f r o mt h ep e r s p e c t i v eo fg r 耐s o f t w a r e o b j e c t o r i e n t e d m e t h o d sa r ed i f f i c u l tt oa d a p tw e l lt ot h ef e a t u r e so fg r i ds o r w a r e t h ed e v e l o p m e n to fg r i d c o m p u t i n gh a sc h a l l e n g e d c o n v e n t i o n a l s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e s ，m e t h o d s ，t e c h n o l o g i e sa n d p l a t f o r m s i f 鲥dc o m p u t i n gi sc o n s i d e r e df r o mad i s t r i b u t e da r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ( d a i ) p e r s p e c t i v e ， i ti ss i m i l a rt oam u l t i a g e n ts y s t e m ( m a s ) ，s i n c ee n t i t i e s i nam a sa n dt h eg r i dh a v e a u t o n o m o u sb e h a v i o r a u t o n o m yi so n eo f t h ek e ya b s t r a c t i o nf e a t u r e so f a g e n t s o t h e rf e a t u r e so f a g e n t sr e l e v a n tt og r i de n t i t i e si n c l u d es o c i a la b i l i t y , a sw e l la sa d a p t a b i l i t ya n dp r o a c t i v e n e s s d i f f e r e n ti na d d i t i o n ，s o f t w a r ea g e n t sa r eh e t e r o g e n e o u s ，w h i c hc o u l db ei m p l e m e n t e di nd i f f e r e n t p r o g r a m m i n gl a n g u a g e sa n dt e c h n o l o g i e s t h e s ec h a r a c t e r i s t i c so fa g e n t sj u s t i f yt h es e l e c t i o no f a g e n t sa st h em a i na b s t r a c t i o nf o rm o d e l i n gg r i ds o f t w a r e m o s to ft o d a y sa g e n t - o r i e n t c dm o d e l i n gm e t h o d se m p h a s i z em o d e l i n gc o n v e n t i o n a lc l o s e s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ，a n dw h i l em o d e la 面ds o f t w a r e ，t h e yl a c ko fe f f e c t i v ec o n c e p ta b s t r a c t i o n a n dd e c l a r a t i v em o d e l s b a s e do nt h er e s e a r c ho fg r i da r c h i t e c t u r ea n dm a i na g e n t - o r i e n t e d s o f t w a r em o d e l i n gm e t h o d s ，t h i st h e s i sp u t sf o r w a r dan e wm o d e l i n gm e t h o df o ra g e n t - o r e n t e d a n a l y s i sa n dd e s i g nb a s e do no g s aa r c h i t e c t u r e ，a o m g ( a g e n t o r i e n t e dm o d e l i n gb a s e do n g r i d ) t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t so f a o m gm e t h o di n c l u d e ： 1 p r o p o s e s am u l t i a g e n ta r c h i t e c t u r eo ft h ed i s t r i b u t e ds o f t w a r et h a tb a s e do no g s a g r i d i n f r a s t r u c t u r e v 上海大学博士学位论文 2 b a s e do nt r a d i t i o n a ld e f i n i t i o no fa g e n t ，i n c o r p o r a t i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fg r i d s o f t w a r ea n dt h ei d e ao fg r i ds e r v i c ef r o mo g s a ，a o m gr e d e f i n e st h ec o n c e p to f a g e n t ，a sw e l li n t r o d u c e ss o m en e wa b s t r a c t i o nc o n c e p t s ( s u c ha sv i r t u a lo r g a n i z a t i o n ， g r i d a g e n ta n dg r i d s e r v i c e ) r e l a t e dt og i r da r c h i t e c t u r e t h e s en e wc o n c e p t sp r o v i d ea n a b s t r a c t i o nm e c h a n i s mf o rm o d e l i n g 面ds o f t w a r e 3 b yi m p r o v i n g i + f r a m e w o r ka n d e x t e n d i n gu m l ，a n dt a k i n gv i e w p o i n t s f r o m o r g a n i z a t i o n ，a o m gp r e s e n t sav i s u a lm o d e l i n gf r a m e w o r kf o rg r i ds o f t w a r e a tt h e s a m et i m e ，a o m gp r o v i d e sm o d e lm a p p i n gr u l e sb a s e do nm e t a - m o d e ll e v e l ，w h i c h s o l v et h ep r o b l e mo fa g e n t se l i c i t a t i o nd u r i n gr e q u i r e m e n ta n a l y s i ss t a g e ，a n dn a r r o w t h eg a pb e t w e e na n l y s i sm o d e l sa ta g e n t - l e v e la n dd e s i g nm o d e l sa to b j e c t l e v e l ， 4 a tt h eb a s i so fa o m gm o d e l i n gt h e o r y , b ye x t e n d i n go b j e c t zl a n g u a g e t h i st h e s i s p r o p o s e s af o r m a lm o d e l i n gf r a m e w o r k ，f o r m a la o m gt h i sf o r m a lf r a m e w o r k p r o v i d e sm e a n i n g s f o rc o m m o nc o n c e p t sa n dt e r m so fa o m gp r e c i s e l ya n d u n a m b i g u o u s l y , a n dd o e ss oi nar e a d a b l ea n du n d e r s t a n d a b l em a n n e r a sw e l l ，i t p r o v i d e saf o u n d a t i o nf o rs u b s e q u e n td e v e l o p m e n to f n e wa n di n c r e a s i n g l ym o r er e f i n e d c o n c e p t s ， a sw e l l p r o v i d e sf o r m a lf o u n d a t i o n f o rm o d e l s t r a n s f o r m a t i o na n d d e v e l o p m e n to f v i s u a lm o d e l i n ge n v i r o n m e n t ， 5 i no r d e rt oe n a b l er e s o u r c es h a r i n ga n dc o o r d i n a t e dp r o b l e ms o l v i n gi nd y n a m i c m u l t i - i n s t i t u t i o n a lv i r t u a lo r g a n i z a t i o n s ，i t sn e c e s s a r yt os o l v et h er e s o u r c em a t c h i n g p r o b l e m i na o m gm e t h o d ，w ep r o p o s ea no n t o l o g y - b a s e dr e s o u r c em a t c h i n gm e t h o d ， a n dp r e s e n tar e s o u r c eo n t o l o g ym o d e lb ye x t e n d i n gu m lc l a s sm o d e l am e t a - m o d e l m a p p i n gr u l et a b l eb e t w e e nu m la n do w l i sp r o p o s e dt of a c i l i t a t et h ec o n s t r u c t i o no f o w l - b a s e dr e s o u r c eo n t o l o g y 6 i no r d e rt ot e s tt h ev a l i d i t yo ft h ea b o v em e t h o d s ，w ed e v e l o pam o d e l i n ge n v i r o n m e n t b a s e do na o m gm e t h o d ，a o m gt o o l k i t s t h i sm o d e l i n ge n v i r o n m e n ts u p p o r t s d e v e l o p e rt om o d e ls y s t e mv i s u a l l y , a n a l y z ea n dc h e c km o d e l s a o m gt o o l k i t ss t o r e m o d e l si no w lf o r m a t ，a n dc h e c km o d e ls y n t a xb yi n t r o d u c i n gm e t a - m o d e l sf a c e t c o n s t r a i n t 7 t h r o u g ha ne - g o v e r n m e n t 鲥dp o r t a la p p l i c a t i o ne x a m p l e ，w ed e m o n s t r a t et h e r e q u i r e m e n ta c q u i r e m e n to fg r i ds o f t w a r e ，t h ec r e a t i o no fa n a l y s i sm o d e l sa n dd e s i g n m o d e l s ( a sw e l lf o r m a lm o d e l s ) ，e l i c i t a t i o no fa g e n t s ，t h em a p p i n gf r o ma n l y s i sm o d e l s t od e s i g nm o d e l sa n dt h ec r e a t i o no f r e s o u r c eo n t o l o g ym o d e l k e y w o r d s ：g r i dc o m p u t i n g ，g r i d s o f t w a r e ，a g e n t ，g r i d a g e n t ，g r i ds e r v i c e ，a o m g ， o b j e c t - z ，f o r m a la o m g ，o n t o l o g y ，o w l ，m e t a - m o d e lm a p p i n g ，m o d e ls y n t a xc h e c k i n g v i i i 上海大学博十学位论文 图目录 图2 1 开放式网格服务( o g s a ) 架构图1 4 图2 2 网格服务示意图1 5 图23 基于o g s a 的软件体系结构1 8 圈2 4a o m g 模型框架2 0 图2 5a o m g 组织模型中的元模型表示2 2 图2 6 实例1 系统组织模型2 3 图2 7 角色模型模板，2 4 图2 8 实例1 中p r o d u c ts e e k e r 角色模型2 4 图2 9 实例1 a g e n t 交互模型2 5 图2 1 0 实例1 a g e n t 类模型2 8 圈21 1 实例1 a g e n t 通信模型2 8 图2 1 2 实例1 中p r o d u c ts e e k e r a g e n t 移动模型3 0 图2 1 3 a g e n t 服务模型模板3 l 图2 1 4 实例1 中p r o d u c ts e e k e ra g e n t 服务模型3 2 图3 1o b j e c t z 元模型组织结构3 4 图3 2 基于o b j e c t z 的a o m g 元模型语义结构图3 5 图4 1 基于语义w e b 本体的资源匹配过程4 8 图4 2 “s k e l e t a l ”本体构造法流程图5 1 图4 3 基于u m l 的资源本体模型一5 4 图5 1a o m gt o o l k i t s 体系结构5 9 图5 2a o m gt o o l k i t s 环境基本设计框架5 9 图5 3 a o m g 模型层次图6 0 图5 4 环境元模型概要设计类图6 1 图5 5 a o m g 概念元模型设计类图6 2 圈5 6 a o m g 语义元模型类图6 3 图5 7 模型框图设计类图6 3 图5 8 抽象语义层类定义6 4 图5 9 外部模型引入流程6 5 图5 1 0 部分a o m g 元模型附属- 依赖关系6 6 图61 依赖模型的语法约束7 1 图6 2 基于k b e a n s 软件包的自动检查机制7 4 訇6 3 基于k b e a n s 的语法检查主要类模型7 7 羽6 4 语法检查实例7 8 i x r 海大学博士学位论文 图7 1a o m g 视图模型结构树 图7 2e g o vp o r t a l 系统结构图 图7 3e 。g o vp o e m 系统组织模型 图7 4 n e w s c o l l e c t o r 角色模型 图7 5e g o vp o r t a l 系统a g e n t 交互模型 图7 6e g o vf o c a l 系统a g e n t 类图( 部分) 图7 ，7e g o vp o e m 系统a g e n t 通信模型 图7 8m e s s a g e 内容结构 图7 9c o m p a n yr e g i s t r ya g e n t 移动模型 图71 0w e a t h e r a g e n t 服务模型 图7 1 1e g o v p o r t a l 系统资源本体模型( w e a t h e r 部分) 表目录 表2 1a o m g 元模型概念框架 表2 2 扩展后的a g e n t 类图元模型对照表 表23 从a o m g 组织模型到基于u m l 的a g e n t 类模型的映射规则表 表2 4 实例1 中p r o d u c ts e e k e r a g e n t 移动算法 表4 1 从u m l 到o w l 的语义映射关系表 表6 1a o m g 语法约束分类 表6 2k b e a n s 刻面类型 x 8 0 8 3 8 5 8 6 8 7 8 8 8 9 8 9 9 0 9 1 9 2 2 0 2 7 2 7 3 l 5 5 7 3 7 5 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中 特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成 果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示了谓 意。 签名：日期：p 够3 - 厢 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 日期：抄于r 留 海大学博士学位论文 1 1 网格计算与网格软件 1 。1 1 网格概念及其特点 第一章绪论1 “网格”是构筑在i n t e m e t 上的一种新型的信息技术基础设施，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，实现计算资源、存储资源、通信资源、 软件资源、信息资源、知识资源的全面共享。1 9 9 8 年，i a nf o s t e r 1 首次对网格进行定义： 计算网格是一种由硬件和软件构成的信息技术基础设施，它能提供可靠的、可协调的、可扩 展的和廉价的高端计算能力的访问。2 0 0 1 年，i a nf o s t e r 2 等人进一步深化了网格计算和它 的基础构件是作为支持动态的、分布式的虚拟组织( v i r t u a lo r g a n i z a t i o n s ) 的不同资源的共享 和协作的系统。网格概念的核心就是突破了以往强加在计算资源上的种种限制，使人们可以 以一种全新的更自由、更方便的方式使用计算资源，解决更复杂的问题：首先，网格突破了 了计算能力大小的限制；其次是突破了地理位置上的限制；最后就是网格打破了传统的共享 或协作方面的限制，以前对资源的共享往往停留在数据文件传输的层次，而网格资源的共享 允许对其它的资源进行直接的控制，而且共享资源的各方在协作时可以通过各种方式更广泛 地交流信息，充分利用网格提供的各项功能。总之，网格技术的目标是基于i n t e m e t 、we b 和 高性能计算等技术，采用开放标准，实现网络虚拟环境上的资源共享和协同工作，消除信息 孤岛和资源孤岛。 网格计算环境是一种无缝、集成的计算和协作环境。它具有如下特点： ( 1 ) 异构性：网格可以包含多种异构资源，包括跨越地理分布的多个管理域。构成网格 计算系统的超级计算机有多种类型，不同类型的超级计算机在体系结构、操作系统及应用软 件等多个层次上可能具有不同的结构。 ( 2 ) 可扩展性：元计算系统初期的规模较小，随着计算机系统的不断加入，系统的规模 随之扩大。网格可以从最初包含少数的资源发展到具有成千上万资源的大网格。由此可能带 来的一个问题是随着网格资源的增加而引起的性能下降以及网格延迟，网格必须能适应规模 的变化。 ( 3 ) 动态自适应性：在网格计算中，某一资源出现故障或失败的可能性较高，资源管理 必须能动态监视和管理网格资源，从可利用的资源中选取最佳资源服务。 ( 4 ) 不可预测性：动态和不可预测的系统行为。在传统的计算系统中，计算资源是独占 的，因此系统的行为是可预测的。而在网格计算系统中，由于资源的共享造成系统行为和系 统性能经常变化。 ( 5 ) 多级管理域：由于构成网格计算系统的超级计算机资源通常属于不同的机构或组织， 奉论文由国家自然科学基金n o 6 0 2 7 5 0 2 2 提供资助 j 海大学博士学位论文 并且使用不同的的安全机制，因此需要各个机构或组织共同参与于解决多级管理域的问题。 1 1 2 网格体系结构 网格体系结构能l k i n t e m e t 更l 有效地利用网上的所有资源。如何自动地把用户最需要的信 息放在离用户“最近”的服务器上，如何让用户尽快得到所需信息而不管信息到底存放在什 么地方，如何去自动平衡负载，如何使网格上的多台高性能计算机协同工作等，都是设计网 格系统的体系结构所要考虑的问题。网格体系结构必须划分系统基本组件，指定系统组件的 目的与功能，说明组件之间如何相互作用的技术。到目前为止，比较重要的网格体系结构有 两个：一个是f o s t e r 等在1 9 9 9 - 年提出的五层沙漏结构 2 ；然后就是在以m 为代表的工业界 的影响下，在考虑到w 曲技术的发展与影响，f o s t e r 等结合w e bs e r v i c e ! 提出的开放网格服务 结构o g s a ( i o p e ng r i ds e r v i c ea r c h i t e c t u r e ) j 3 4 5 。 五层沙漏结构是一种影响十分广泛的结构，它的主要特点是简单。五层沙漏结构将网格 分为五层：构造层( 提供网格中可供共享的资源) 、连接层( 提供安全便利的通信) 、资源层( 提 供对单个资源的共享) 、汇集层( 协调各种资源的共享) 和应用层( 对网格用户提供各种应用支 持1 。五层沙漏结构以“协议”为中心，强调协议在网格的资源共享和互操作中的地位，通 过协议可以实现一种机制，使得虚拟组织的用户和资源之间可以进行资源使用的协商，建立 共享关系，并且可以进一步管理和开发新的共享关系。同时，五层沙漏结构非常强调服务与 a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c 妙和s d k ( s o f t w a r ed e v e l o p m e n tk i t s ) 的重要性，在这种 结构中提供了a p i 和s d k ，使得在建立网格应用时可以在抽象的基础上提高编程级别。这一 标准化的开放结构对网格的扩展性、互操作性、一致性以及代码共享都很有好处。 o g s a 开放式网格服务体系o g s a 是目前最新也最有影响力的一种网格体系结构，被称 为是下一代的网格结构。这种结构结合了网格和w e bs e r v i c e 6 技术，是对以资源为中心的 五层沙漏结构的改进。o g s a 是面向服务的结构，将所有事务都表示成一个网格服务，计算 资源、存储资源、网络、程序、数据等都是服务，所有的服务都联系对应的接口，所以， o g s a ；破称为是以服务为中心的“服务结构”，它通过标准的接口和协议支持创建、终止、 管理和开发透明的服务。o g s a 的发展象征着w e bs e r v i c e 的一个进步，结合目前的w e b s e r v i c e ! 技术，支持透明安全的服务实例。因此，o g s a ；有效地扩展了w e bs e r v i c e 架构的功能。 五层沙漏结构与o g s a 都相当重视互操作性，但o g s a 更强调服务的观点，将互操作性问题 转化为定义服务的接口和识别激活特定接口的协议。基于o g s a ，网格计算的实施方案可以 在任何基础平台上有效地协调使用全球各地的应用资源来加强w e b 服务。依靠对网格计算和 对w e b 服务的支持，各组织不仅可以更加有效的利用自己的资源，同时还可以实现与合作伙 伴及供应商业务流程的集成，从而解决复杂的业务问题。 1 1 3 基于网格体系结构的软件形态 从软件的运行平台上来看，早期软件以面向单c p u 多c p u 的集中封闭机器结构为基础， 着重发展特定或局部环境下简单通讯协同的软件技术。随着网络技术的发展，出现了以网 2 上海大学博士学佗论文 并且使用不同的的安全机制，因此需要各个机构或组织共同参与于解决多级管理域的问题。 1 1 2 网格体系结构 网格体系结构能1 e i n t e m e t 更有效地利用网上的所有资源。如何自动地把用户最需要的信 息放在离用户“最近”的服务器上，如何让用户尽快得到所需信息而不管信息到底存放在什 么地方，如何去自动平衡负载，如何使网格上的多台高性能计算机协同工作等，都是设计网 格系统的体系结构所要考虑的问题。网格体系结构必须划分系统基本组件，指定系统组件的 目的与功能，说明组件之间如何相互作用的技术。到目前为止，比较重要的网格体系结构有 两个：一个是f o s t e c 窨在1 9 9 9 年提出的五层沙漏结构 2 ；然后就是在以m 为代表的工业界 的影响下，在考虑至4 w 曲技术的发展与影响，f o s t e r 等结合w e bs e r v i c e 提出的开放网格菔务 结构o g s a ( o p e ng r i ds e r v i c e a r c h i t e c t u r e ) 3 4 5 。 五层沙漏结构是种影响十分广泛的结构，它的主要特点是简单。五层沙漏结构将网格 分为五层：构造层( 提供网格中可供共享的资源) 、连接层( 提供安全便利的通信) 、资源层( 提 供对单个资源的共享) 、汇集层( 协调各种资源的共享) 和应用层( 对网格用户提供各种应用支 持) 。五层沙漏结构以“协议”为中心，强调协议在网格的资源共享和互操作中的地位，通 过协议可以实现一种机制，使得虚拟组织的用户和资源之间可以进行资源使用的协商，建立 共享关系，并且可以进一步管理和开发新的共享关系。同时五层沙漏结构非常强调服务与 a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 和s d k ( s o t b , v a r ed e v e l o p m e n tk i t s ) 的重要性，在这种 结构中提供了a p i 和s d k ，使得在建立网格应用时可以在抽象的基础上提高编程级别。这一 标准化的开放结构对网格的扩展性、互操作性、一致性以及代码共享都很有好处。 o g s a