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太原理t = 大学硕士研究生学位论文 网格的研究及其在山西省科技基础条件平台中的实现 摘要 山西省科技基础条件平台建设是市场经济条件下我省科技资源 配置的重大改革，是利用数字化、网络化、智能化等现代技术，对我 省科技基础条件资源进行的战略重组和系统优化的系统工程。 网格被称为第三代因特网，它的目标是实现互联网上所有资源的 全面连通，如计算资源、存储资源、信息资源、知识资源等。它为科 技基础条件平台中更深层次的数据集成提供了强大的技术支持，为彻 底消除系统中的信息孤岛提供了可能。研究网格技术在山西省科技基 础条件平台中的应用与实现具有很强的实用价值。 论文首先讨论了网格的相关技术，从网格的含义、体系结构、类 型和优点几个方面进行了详细的分析和讨论。网格的根本特点是资源 共享，消除资源孤岛。网格的目标是资源共享和分布协同工作。网格 的这种概念可以清晰地指导行业和企业中各个部门的资源进行行业 或企业整体上的统一规划、部署、整合和共享，而不仅仅是行业或大 企业中的各个部分自己规划、占有和使用资源，是实现平台中资源共 享的关键技术。 其次从概念设计、逻辑功能设计和服务运行体系结构设计三个方 面给出了科技基础条件平台的总体设计，并就目前项目所处的阶段给 太原理工大学硕士研究生学位论文 出了我的工作。 遵循平台的总体设计和我目前的工作，接下来我讨论了门户的实 现。山西省科技基础条件平台联合门户的建设是我省科技基础条件资 源战略重组和系统优化，促进全社会科技资源高效配置和综合利用， 提高科技创新能力的具体表现。通过统一的访问入口，根据每个用户 使用特点和角色的不同，形成个性化的应用界面，并通过对事件和消 息的处理传输把用户有机地联系在一起，提供个性化定制服务等功 能。这一部分首先详细讨论了门户技术，其次在l i f e r a y 门户的环境 下，开发自己的p o r t l e t ，实现个性化门户系统。 最后讨论了资源整合的实现，特别分析了元数据资源整合的实 现。共享机制是山西省科技基础条件平台建设的核心，而资源整合是 主线，为了实现数据资源的整合、集成和统一管理，为了实现各领域 各学科数据的灵活动态再组合，完成跨学科与跨子平台的支撑服务， 必须通过元数据库技术，在这一节中详细介绍了元数据上报的开发， 实现了元数据的整合。 论文还对研究成果与不足进行了总结，给下一步的工作提供了前 提和依据，展望了网格技术在平台中的应用前景。 o 关键词：网格，门户，科技基础，l i f e r a y ，p o r t l e t 太原理工大学硕士研究生学位论文 t h er e s e a r c ho ng r i da n di t sa p p l i c a t i o n b a s e do nt h ep l a t f o r mo fs h a n ss c i e n c e a n d t e c h n o l o g yi n f r a s t r u c t u r e a b s t r a c t t h ec o n s t r u c t i o no ft h e p l a t f o r m o fs h a hx i ss c i e n c ea n d t e c h n o l o g yi n f r a s t r u c t u r ei so n eo ft h ec r i t i c a lr e f o r m si no u rp r o v i n c e s s c i e n t i f i cr e s o u r c e sb a s e do nm a r k e t - o r i e n t e de c o n o m y i ti sas y s t e m a t i c e n g i n e e r i n ga i m e d t om a k es t r a t e g i cr e s h u f f l eo fo u rp r o v i n c e ss c i e n t i f i c r e s o u r c e sb yu t i l i z i n gt h em o d e mt e c h n o l o g i e ss u c ha sd i g i t a l i z a t i o n ， n e t w o r k sa n di n t e l l i g e n c e g r i dh a sb e e nk n o w na st h et h i r dg e n e r a t i o no fi n t e m e tw h o s et a r g e t i st oc o n n e c ta n ds h a r ea l lt h ei n f o r m a t i o no nt h ei n t e r n e ti n c l u d i n g i n f o r m a t i o n r e s o u r c e s ，c o m p u t a t i o nr e s o u r c e s , s t o r er e s o u r c e sa n d k n o w l e d g er e s o u r c e s t h u si tm a k e sf o rp o w e r f u lt e c h n i c a ls u p p o r tf o r t h eh i g h e rd a t ai n t e g r a t i o na m o n gs c i e n c ea n dt e c h n o l o g yi n f r a s t r u c t u r e ， a n di ti sp o s s i b l ef o rt h ee l i m i n a t i o no ft h ei n f o r m a t i o ni s l a n di nt h e s y s t e m s t h e r e f o r e , t h er e s e a r c ho ng r i da n di t sa p p l i c a t i o no ft h e p l a t f o r mo fs h a nx i ss c i e n c ea n dt e c h n o l o g yi n f r a s t r u c t u r ei so fg r e a t i i i 太原理工大学硕+ 研究生学位论文 a p p l i c a t i o nv a l u e i nt h et h e s i s ，f i r s tr e l a t i v et e c h n o l o g i e sa b o u tg r i da l ed i s c u s s e df r o m v a r i o u sw a y si n c l u d i n gt h em e a n i n go fg r i d ，i t ss y s t e m a t i cs t r u c t u r e s ， c a t e g o r i e sa n dt h es t r e n g t h so fg r i d t h ep r i m a r yc h a r a c t e r i s t i co fg r i di s t h a ti te n a b l e st h es h a r i n go fr e s o u r c e sa n dt h ee l i m i n a t i o no fi n f o r m a t i o n i s o l a t i o n t h et a r g e to fg r i di st os h a r ea l lt h ei n f o r m a t i o na n dc o o p e r a t e w i t he a c ho t h e r t h ec o n c e p to fg r i dc a nb eu s e dt og u i d ei n d u s t r i e so r e n t e r p r i s e st om a k eh o l i s t i cp l a n ，a n da l l o c a t i o no rs h a r i n go fa l lt h e r e s o u r c e so fa l ld e p a r t m e n t si nt h e m ，i n s t e a do ft h ep l a n n i n g ，o w n i n ga n d u t i l i z i n go ft h er e s o u r c e sb ye v e r yi n d i v i d u a ld e p a r t m e n t t h u si ti s a c r i t i c a lt e c h n o l o g yf o rr e s o u r c e s - s h a r i n g t h e nt h et h e s i sp u t su pt h eg e n e r a ld e s i g nf r o mt h ed e s i g no f c o n c e p t i o n 、l o g i c a lf u n c t i o na n ds e r v i c e - r u n n i n gs t r u c t u r e , a n db r i n g s f o r w a r dm y j o b sa c c o r d i n ga st h ep h a s eo f t h ei t e m f o l l o w i n gt h eg e n e r a ld e s i g no fp l a t f o r ma n dm yp r e s e n tj o b s ，i d i s c u s st h er e a l i z a t i o no ft h ep o r t a l t h ec o n s t r u c f i o no ft h ec o m b i n e d p o r t a l si ns h a nx i ss c i e n c ea n dt e c h n o l o g yi n f r a s t r u c t u r ea i m st om a k e r e s o u r c e sr e s h u f f l ea n ds y s t e m a t i cs ot h a ts c i e n t i f i cc r e a t i v i t yc a nb e p r o m o t e db ya l l o c a t i n ga n du t i l i z i n g t h er e s o u r c e sa v a i l a b l ei no u r p r o v i n c e i n d i v i d u a lu s e r sc a nh a v ei n d i v i d u a l i s t i ca p p l i c a t i o ni n t e r f a c e a c c o r d i n gt ot h e i ru s a g ef e a t u r e so rr o l e sb yu n i f o r ma c c e s s i n ge n t r a n c e w h a t sm o r e ，i tc a np r o v i d ei n d i v i d u a l i s t i cs e r v i c eb yc o n n e c t i n ga l lt h e i v 太原理工大学硕士研究生学位论文 u s e r st o g e t h e rt h r o u g ht h eh a n d l i n ga n dt r a n s f e ro fa l lt h er e l a t i v ee v e n t s a n di n f o r m a t i o n f i r s t l y , t h i sp a r td i s c u s s e sp o r t a lt e c h n o l o g yd e t a i l e d l y , n e x ta tt h ec o n d i t i o no fl i f e r a yp o r t a l ，i d e v e l o pm yp o r t l e t ，a n d i m p l e m e n ti n d i v i d u a l i s t i cp o r t a ls y s t e m 。 t h el a s t p a r t o ft h et h e s i sf o c u s e so nt h er e a l i z a t i o no ft h e r e s h u f f l i n go ft h er e s o u r c e s ，e s p e c i a l l ye m p h a s i z e st h er e a l i z a t i o no ft h e r e s h u f f l i n go f t h em e t a d a t a s h a r i n gs y s t e mi st h ec o r eo f t h ec o n s t r u c t i o n o fs h a hx i ss c i e n c ea n dt e c h n o l o g yi n f r a s t r u c t u r ew h i l er e s h u f f l i n go f t h er e s o u r c e si st h em a i nc o n s i d e r a t i o n ，f o rt h es a k e o fa g i l i t ya n d d y n a m i cr e s h u f f l i n go fv a r i o u sd o m a i na n dk n o w l e d g e ，f o rt h es a k eo f a c c o m p l i s h i n gs u p p o r t i n g s e r v i c e s o f c r o s s - d i s c i p l i n a r y a n d c r o s s c h i l d p l a t f o r m ，w em u s tu s em e t a d a t at e c h n o l o g y , i nt h i sp a r ti i n t r o d u c et h ed e v e l o p m e n to ft h er e p o r to fm e t a d a t a , a n dr e a l i z et h e r e s h u f f l i n go f t h em e t a d a t a i na d d i t i o n ，t h et h e s i sf u r t h e rs u m m a r i z e st h er e s e a r c hr e s u l t sa n d r e s e a r c hw e a k n e s ss ot h a ti tp o i n t st ot h ef u r t h e rr e s e a r c hi d e a sa n d d i r e c t i o n ；t h et h e s i sg i v e st h ef u t u r ea p p l i c a t i o no f 鲥di nt h ep l a t f o r m k e yw o r d s ：g r i d ，p o r t a l ，s c i e n c ea n dt e c h n o l o g yi n f r a s t r u c t u r e ， l i f e r a y ，p o r t l e t v 声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文。是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体。均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名：日期： 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定其 中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； 学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的， 复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容( 保密学位论文在解密后遵守此规定) o 签名： 导师签名立：经垒导师签名：么兰i 苤垒 日期： 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 1 论文的研究背景 第一章绪论 我国特定的国情和需求，决定了我国不可能选择资源型和依附型的发展模式，必须 走创新型国家的发展道路。因此，党中央、国务院作出了建设创新型国家这一事关社会 主义现代化建设全局的重大战略决策。随着知识经济与全球化时代的到来，支撑全社会 创新活动的科技基础条件，也日益成为国家的重要战略资源，显示出在国际竞争中的战 略性地位。科技基础条件是国家科技创新体系的组成部分与重要支撑系统。科技基础条 件平台是科技创新活动的物质和信息保障，是科技创新成果产生和转移的基础，是科技 人才成长的摇篮，从内涵上看，科技基础条件平台是支持科技创新成果产生和转移的基 础条件，同时也为科技人才成长提供了良好环境；从外延上看，平台囊括了几乎所有支 持创新的基础或条件。 山西省科技基础条件平台是国家科技基础条件平台建设三级体系( 国家、行业部门、 地方) 地方层的重要组成部分，也是山西省创新体系的重要组成部分，是服务于全省全 社会科技进步与创新的基础性支撑体系。 目前我省的资源存在严重的问题，缺乏整体规划，盲目重复，资源浪费，建设薄弱， 布局不合理；财政投入分散，总量不足，配置不当；管理体制与方式不适应科技创新的 要求，条块分割，部门封闭，单位所有，利用率低，共享机制缺乏等，要实现资源的整 合与共享，实现跨部门数据的查询，实现一站式服务，采用同一数据库的大集中方式建 立跨部门的应用系统进行统一管理也是一个办法，但是该方法成本高且灵活性差，而近 年来出现的网格( g r i d ) 技术为信息的共享与协同工作的建立提供了新的思路。通过建立 网格，用户可以充分利用现有的各部门系统，最大限度地减少各跨部门系统建设时的重 复投资；快速应对新的跨部门系统建设的需求；满足相关的安全标准和可控性的要求； 整合和管理分散在各部门的信息化资源，实现网络虚拟环境下的资源共享和协同工作： 建设一个统一的、灵活的、有弹性的信息化基础设施，为企业和政府的发展提供强有力 的技术支持。随着网格技术的不断成熟，以网格技术为基础的信息平台应用的前景将非 常广阔。 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 2 研究的目的和意义 随着知识经济的兴起，信息和知识资源正在取代物质资源成为主导资源，物质的生 产过程正在成为信息和知识的物化过程，知识作为财富创造的主要源泉j 下在成为现实。 而以科学数据、科技文献、种质标本、自然科技资源等基础信息和知识，以及科学仪器、 实验材料、网络科技环境等科技基础条件为内容酌科技基础条件j 己成为支撑全社会创 新活动的重要的战略资源，并日益显示出在国际竞争中的基础性战略性地位。 与发达国家相比，我国的科技水平和创新能力存在差距，两这很大程度上与我们科 技基础条件十分薄弱有很大关系。在科技竞争只趋激烈的今天，在为我国实现和平崛起 和民族复兴宏伟目标而努力奋斗的今天。满足科技发展与全社会创新活动的需求，实现 建设创新型国家的战略任务，使得我国的科研开发活动对科技基础条件产生了强烈迫切 的需求。 科技基础条件平台建设是一个崭新的课题。科技基础条件平台建设不仅要进行以共 享整合与集成为主线的相关技术的研究与开发，而且要进行以共享为特征、以运行机制 为内核的制度体系的研究与构建；不仅要进行特定领域或学科的资源开发与整合集成， 而且要进行跨领域与超学科的资源丌发与整合集成，进行各领域与各学科、各种资源： 各种仪器设备、各种支撑环境工具与条件间的关联性研究，以及各类子平台的祸合研究， 并最终构建成一个完整的系统，进而能够使得各部门能够协同进行工作。为了完成这个 目标首先需要对现有的各种资源进行有效的集成，面网格和网格技术就对这种集成提供 了有力的支持，网格是网络上可用的一组分布式服务资源，它在最终用户或应用程序面 前表现为一个大型虚拟计算系统。网格可以跨越地点、组织、机器体系结构和软件边界， 向连接到网格的每个人提供无限的能力、协作和信息访问。网格提供了一系列的标准来 解决异构、异种平台系统之自j 的集成问题。网格的基础是基于x l v l l 的消息传递。它用x m l 来包装各种数据、消息在各个系统之间进行信息交换。 网格是一项新兴的技术，研究网格技术及其在山西省科技基础条件平台中的应用与 实现是一个既有实用价值又有理论深度的问题。本课题希望通过学习、研究网格技术在 山西省科技基础条件平台中的应用，总结经验，验证概念和技术，进而推广到各个系统 中，使得各子平台能够达到无缝的集成，从而提高数据共享能力，大力推动网格在我国 基础化建设中的应用。 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 3 国内外研究历史及现状 2 0 世纪9 0 年代初，根据网上主机大量增加，但其利用率却并不高的情况，美国国 家科学基金会将其4 个超级计算中心构筑成一个能够进行元计算( m e t a - c o m p u t i n g ) 的整 体。元计算的含义是通过网络，将计算资源连接起来，形成对用户透明的超级计算环境。 近年来元计算的这个术语已被网格计算所代替。 目前网格的研究主要在美国和欧洲。英国政府已投资l 亿英镑，用来研制“英国国 家网格( n kn a t i o n a lg r i d ) ”。美国政府用于网络技术基础研究经费则己达5 亿美元。 美国军方正规划实施一个宏大的网格计划，叫做“全球信息网格( g l o b a li n f o r m a t i o n g r i d ) ”，预计在2 0 2 0 年完成。作为这个计划的一部分，美国海军陆战部队已启动了 个耗资1 6 0 亿美元历时8 年的项目，包括系统的研制、建设、维护和升级。 就像随处可得的电源一样，网格可使得许多行业具有挑战性的问题得以完成和实 现。各种科研机构( 如t h eg l o b u sa n dl e g i o np r o j e c t ) 、商业机构( 如a v a k i 和p l a t f o r m c o m p u t i n g ) 等早已意识到了网格的重要性并在此做了很大投入。相互合作是提升网格的 必备条件，因此标准化的努力，如“g l o b a lg r i df o r u m ”和“n e wp r o d u c t i v i t y i n i t i a t i v e ”等标准化机构已变得越来越重要了。以知名企业c o m p a q ，i b m ，s u n ，h p ， a v a k i 和p l a t f o r m 为代表的跨国公司都已成为其会员。 尽管网格技术还远不如互联网和w e b 技术那么成熟，但一些公司和研究所已经进入 了使用或试验网格阶段。美国能源部的山地亚国家实验室最近宣布，他们的“先进战略 计算刨薪计划网格( a s c ig r i d ) ”主要用于核武器研究。美国国防部和欧洲能源机构等 都在两三年前先后开始采用网格技术。i b m 公司部署了一个内部研究网格，以便于分散 在美国、以色列、瑞士等地的i b m 研究人员共享计算资源。 网格技术在我国还处于研究阶段，目前已经完成的网格研究项目主要有清华大学的 先进计算基础设施a c i ( a d v a n c e d c o m p u t a t i o n a li n f r a s t r u c t u r e ) 和以中科院计算为主 的国家高性能计算环境n h p c e ( n a t i o n a lh i g hp e r f o r m a n c ec o m p u t i n ge n v i r o n m e n t ) 。 目前正在进行的网格研究项目有“中国网格( c h i n ag r i d ) ”、“上海教育科研网格”、 “仿真网格”、“织女星网格”等等。另外，全国还有几十所大学和研究机构已经开展各 种网格研究。可以看出，网格研究正在国内迅速展开。 网格技术已经有了很大的发展，下一步重点课题主要有： l 、网格计算效率的控制 。 3 太原理：l = 大学硕士研究生学位论文 网格计算效率的保障与控制是下一步研究的重点课题之。这方面的课题主要包括 网格资源动态分配、任务分割与分配、通信延迟控制、互联网数据传输能力等。如何在 动态、异构虚拟组纠2 】间实现协同的资源共享以及协同计算是网格中非常重要的问题。 为此发展网格要和建设下一代宽带互联网结合起来。另一方面，采用无线移动和卫星通 信，也是一种现实的途径。 2 、服务网格是重要产品方向 各种应用网格的构建将成为今后几年的商用化重点，包括大型企业网格、科学计算、 教育、电子政务、电子商务等。科学计算、教育等网格己经在建设当中，大型企业网格 是电子商务的基础，其建设将会成为网格产业化的最大空间。企业计算是高度分布和异 构的，需要大量的计算和数据服务。通过应用网格技术和w e bs e r v i c e ，遵循o g s a 、o g s i 的标准，将分散的功能整合起来，面向企业应用系统集成、支持服务连接、管理、集成 优化和运行的单一的服务网格将成为商业网格系统的一个重要发展方向。 1 4 山西省科技基础条件平台简介 根据国务院转发四部委制定的( 2 0 0 4 - - 2 0 1 0 年国家科技基础条件平台建设纲要和 科技部、财政部、发改委、教育部四部委召丌的全国电话会议精神，我省启动了山西省 科技基础条件平台建设工作。山西省科技基础条件平台包括基础数据和网络科技环境平 台、科技图书文献共享平台、大型科学仪器设备共享平台、自然科技资源共享平台、专 业科技创新平台、成果转化公共服务平台和科学数据共享平台等七个子平台，其中，基 础数据平台和网络科技环境平台作为支撑平台，其他子平台在其上运行，该平台由山西 省网络管理中心牵头并承担。 1 4 1 总平台建设 ( 1 ) 总体设计：包括概念设计、逻辑功能设计、体系结构设计等。各子平台在总体 设计方案的指导下，进行各子平台的设计。 ( 2 ) 资源整合与数据集成 在各子平台资源整合与数据集成的基础上，为了实现子平台与子平台间、子平台与 总平台问的数据交换，以及跨学科与跨子平台的支撑条件的服务，必须进行全系统的资 源整合与数据集成。 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 总平台的资源整合与数据集成要在规范统一的元数据基础上进行。 ( 3 ) 系统集成与总门户系统的开发 为了使科技基础条件平台形成一个整体、一个系统，实现一站式的全方位、多层次 服务，总平台与各子平台不仅要互联互通，而且要整合与集成为一个系统，一个大平台。 总门户作为科技基础条件平台的统一入口，提供统一的身份认证等功能。如果用户 要求的服务仅为单一的支撑条件或工具，则转入相应的子平台( 例如，仅迸行文献检索， 就转入文献子平台) ；如果用户要求跨支撑条件的服务，则由总平台提供基于网格技术 的全方位的综合服务。 ( 4 ) 开发各种应用服务软件，建设应用服务支撑系统，以便为社会提供支撑科技创 新活动的服务。开发的应用服务软件与支持系统主要包括用户认证系统、目录系统、导 航系统、检索查询系统，以及各种相关的支持软件与应用服务系统。 ( 5 ) 建立服务于平台建设与运行的支撑软件、管理系统、运行维护系统、安全服务 系统等，建立较为完整的总平台各种标准，建设全系统的网络体系、存储体系、应用服 务体系，形成较为完备的总平台安全可靠的运行、维护模式。 1 4 2 我参与的建设工作 科技基础条件平台建设是一项巨大的系统工程。按照其指导思想和基本原则，将采 取总体规划、分阶段实施的方针。2 0 0 5 年为项目启动年，2 0 0 6 2 0 0 7 为平台基础构建期， 2 0 0 8 2 0 1 0 年为平台全面建设阶段。 现在为平台基础构建期，为基础条件平台的全面建设提供支撑架构，平台建设的目 标是以建立共享机制为核心，以资源整合为主线，加强科技基础设施建设，完成对现有 各类科技基础条件资源的整合，彻底改变科技资源的独占模式，打破部门、行业界限， 使分散的科技资源和科技基础设施融合起来，通过优化配置，构建一个开放共享的、高 水平的、完整的科技基础条件平台。该平台可以为用户提供一站式服务，而服务的基础 是资源，有了资源才能提供各种各样的服务，资源的整合成为服务的基础，也成为现阶 段的主要工作之一，而要想访问到各种各样的整合在一起的资源，统一的入口是必不可 少的，为了实现统一的a n ，单点登录，我研究了门户技术，重点研究了开源的门户项 目l i f e r a y ；为了实现资源的整合与共享，重点研究了元数据技术。 基于以上的分析，在总平台建设中我参加的工作有： 5 太原理工大学硕士研究生学位论文 ( 1 ) 、参与了平台建设的总体设计。 ( 2 ) 、学习和研究了元数据技术，实现了元数据的提交、删除、修改和查询，为实 现资源的进一步整合打下了基础，也为服务的整合提供了条件。 ( 3 ) 、以开源门户系统l i f e r a y 为环境，参与了门户的开发，开发了自己的p o r t l e t ， 可以让用户定制个性化界面。 1 5 论文的组织及主要工作 1 5 1 本文的主要工作 本课题根据目前山西省信息资源的情况，提出了利用网格技术来实现山西省科技基 础条件平台中信息资源整合的设计方案，旨在提供一套可行的信息整合模式，使科技基 础条件平台真正实现一站式服务，针对此研究内容，本论文工作具体包括以下几个方面： ( 1 ) 网格的概念、理论、体系结构和面向服务的软件体系结构的学习和研究。网格 是一门新兴的技术，跟踪、学习和研究网格技术是一项很重要的内容。同时网格以网格 服务为基本单位，这是一种以服务为核心的体系结构。这里的服务可以包括各种计算资 料、存储资源、网络、程序、数据库等等。在网格中一切都是服务。这是种新的编程 思想，逐渐成为分布式程序设计的主流。因而学习和掌握此项技术是十分必要的。 ( 2 ) 参与省科技基础条件平台的总体设计，通过参与总体设计，对软件工程有了进 一步的了解，对大型软件的设计有了初步的认识。 ( 3 ) 学习和研究了开源门户系统l i f e r a y ，基于l i f e r a y 丌发了自己的p o r t l e t 。论 文中从介绍门户逐步引入l i f e r a y ，详细说明了l i f e r a y 及其工作原理，以及如何丌发 自己的p o r t l e t 。 ( 4 ) 学习和研究了元数据标准，实现了对元数据信息的存取。论文详细介绍了如何 对元数据信息进行操作，实现了元数据资源的整合。 1 5 2 论文工作的创新点 科技基础条件平台是科技创新执政系统的重要组成部分，本系统的丌发从根本上说 就是为适应现代科学技术研究开发与知识生产的整体性、综合性和系统性的特点，推进 建设创新型国家战略的重要组成部分。 6 太原理工大学硕士研究生学位论文 该项目是一大型复杂的系统工程，基础建设部分在十一五期问实施，该平台建设属 科技支撑类题目，在我国科技研发史上是新事物。与传统研发项目不同，其重点不是某 一方面的原发性创新，重点是整合与集成，其创新体现在集成创新。另一方面，虽然网 格的研究得到了长足的发展，但总的来看，在涉及企业应用时，网格目前仍处于早期阶 段。在论文中体现了两点创新： l ，网格的实际应用，网格现在还处于理论研究阶段，实际应用还比较少，我把网 格技术应用在平台中，完成了元数据资源的的整合，构建了元数据库，体现了网格整合 和共享的思想。 2 、为了实现网格思想在平台中的应用，我研究了元数据技术，把元数据技术、o o m 技术、x m l 技术、x s l 等技术集成在一起完成了元数据的上报功能，并将其实现形式封 装成p o r t l e t 形式，集成在l i f e r a y 门户中，使用户可以自由地增加或删除该p o r t l e t ， 体现了集成创新的思想。 1 ，5 3 论文的组织 基于以上研究内容，我的论文组织如下： 第一章绪论介绍了论文的研究背景、选题的意义和研究现状，对山西省科技基础条 件平台做了简单的介绍，并对论文的主要研究工作做了说明。 第二章详述了网格的相关技术。本章主要叙述了网格的定义，网格的体系结构，w e b s e r v i c e ，网格的类型和网格技术的一些优点。 第三章主要描述了山西省科技基础条件平台项目的总体设计。从平台的概念设计、 逻辑功能设计和服务运行体系结构设计三个方面阐述了平台的总体设计，最后给出了现 阶段我的工作。 第四章首先介绍了一下门户技术。主要介绍了p o r t a l 的概念，p o r t l e t 和门户系统， 并对g r i dp o r t a l 进行了简单的介绍。最后针对l i f e r a y 门户进行了详细地分析，并结 合自己的工作给出了详细的开发和部署过程。 第五章在介绍整合的关键技术的基础上，结合我的工作给出了详细的元数据上报的 开发实例。 最后是总结与展望。总结本课题的研究成果并对存在的不足加以阐述，指出下一步 工作的方向和重点。 7 太原理工大学硕士研究生学位论文 第二章网格技术 网格的根本特点是资源共享，消除资源孤岛。网格的目标是资源共享和分布协同工 作。网格的这种概念可以清晰地指导行业和企业中各个部门的资源进行行业或企业整体 上的统一规划、部署、整合和共享，而不仅仅是行业或大企业中的各个部分自己规划、 占有和使用资源，是实现平台中资源共享的关键技术。正是由于网格的这些特点，在开 发山西省科技基础条件平台时，我们运用了网格技术，所以我学习研究了网格技术。 2 1 网格的含义 网格f 3 叫是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池。网格能够充分 吸纳各种计算资源，并将它们转化成一种随处可得的、可靠的、标准的同时还是经济的 计算能力。除了各种类型的计算机，这里的计算资源还包括网络通信能力、数据资料、 仪器设备、甚至是人等各种相关的资源。我们可从以下三方面理解网格概念： 第一，从概念上，网格的目标是资源共享和分布协同工作。网格的这种概念可以清 晰地指导行业和企业中各个部门的资源进行行业或企业整体上的统一规划、部署、整合 和共享，而不仅仅是行业或大企业中的各个部分自己规划、占有和使用资源。 第二，网格是一种技术。为了达到多种类型的分布资源共享和协作，网格计算技术 必须解决多个层次的资源共享和合作技术，将i n t e r n e t 从通讯和信息交互的平台提升到 资源共享的平台。但是目前并行计算、分布计算中间件等现行技术远远没有解决多组织 之问资源的共享问题，以及广域范围的多系统之间联合处理和计算等网格计算所面l 临的 关键问题。因此，网格计算技术研究具有独特性、紧迫性和挑战性。 第三，网格是基础设施，是通过各种网格综合计算机、数据、设备和服务等资源的 基本设施。这种设施的建立，将使用户如同今天我们按需使用电力一样，无需在用户端 配备大量的全套计算机系统和复杂软件，就可以简便地得到网格提供的各种服务。这样， 设备、软件投资和维护丌销将大大减少。 2 2 网格体系结构 到目前为止，主流的网格体系结构7 1 主要有三个：第一个是i a nf o s t e r 等人在早些 8 太原理工大学硕士研究生学位论文 时候提出的五层沙漏结构( f i v e l e v e ls a n d g l a s sa r c h i t e c t u r e ) ；第二个是在以i b m 为代表的工业界的影响下，考虑到w e b 技术的发展与影响后，i a nf o s t e r 等结合五层沙漏 结构和w e bs e r v i c e 提出的0 6 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 ，开放网格服务 体系结构) ；第三个是由g l o b u s 联盟、i b m 和h p 于2 0 0 4 年初共同提出的w s r f ( w e bs e r v i c e r e s o u r c ef r a m e w o r k ，w e b 服务资源框架) ，w s r fv 1 2 规范已于2 0 0 6 年4 月3 日被批 准为o a s i s ( o r g a n i z a t i o n f o rt h ea d v a n c e m e n to fs t r u c t u r e di n f o r m a t i o n s t a n d a r d s ，结构化信息标准促进组织) 标准。 2 2 1 五层沙漏结构 五层沙漏结构是由i n nf o s t e r 等提出的一种具有代表性的网格体系结构，其影响十 分广泛，它的特点就是简单，主要侧重于定性的描述而不是具体的协议定义，容易从整 体上进行理解。在五层沙漏体系结构中，最基本的思想就是：以协议为中心，强调服务 与a p i 和s d k 的重要性。 五层沙漏结构的设计原则就是要保持参与的开销最小，即作为基础的核心协议较 少，类似于0 s 内核，以方便移植。另外，沙漏结构管辖多种资源，允许局部控制，可 用来构建高层的、特定领域的应用服务，支持广泛的适应性。 2 2 2 开放网格服务体系结构 o g s a 8 】( o p e l lg r i ds e r v i c e s a r c h i t e c t u r e ) 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，解决了 两个重要问题标准服务接口的定义和协议的识别。以服务为中心是o g s a 的基本思 想，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。 o g s a 最基本的思想就是以“服务”为中心。在o g s a 框架中，将一切抽象为服 务，包括各种计算资源、存储资源、网络、程序、数据库等等，简而言之，一切都是服 务。这种观念，有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。 o g s a 定义了网格服务( g r i ds e r v i c e ) 的概念，网格服务是一种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，解决服务发现、动态 9 太原理工大学硕士研究生学位论文 服务刨建、生命周期管理、通知等问题。在o g s a 中，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，虚拟组织自身也可以部分地根据他们操作和共享的服务来定义。 ( ) 1 3 s a 以服务为中心，具有如下好处： 网格中一切都是服务，通过提供一组相对统一的核心接口，所有的网格服务都基于 这些接口实现，可以很容易地构造出具有层次结构的、更高级别的服务，这些服务可以 跨越不同的抽象层次，以一种统一的方式来看待。 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，在对服务进 行组合时不必考虑具体的实现，可以以底层资源组成为基础，在虚拟组织中进行资源管 理。通过网格服务的虚拟化，可以将通用的服务语义和行为，无缝地映射到本地平台的 基础设施之上。 2 2 3w e b 服务资源框架 w s r f 肛1o 】( w e bs e r v i c er e s o u r c ef r a m e w o r k ) 采用了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。为了充分兼容现有的w e b 服务，w s r f 使用w s d l1 1 定义o g s i 中的各项能力，避免对扩展工具的要求，原有的网格服务己经演变成了w e b 服务和资源文档两部分。w s r f 推出的目的在于，定义出一个通用且开放的架构，利用 w e b 服务对具有状态属性的资源进行存取，并包含描述状态属性的机制，另外也包含如 何将机制延伸至w e b 服务中的方式。 作为o g s a 最新核心规范的w s r f ，它的提出加速了网格和w e b 服务的融合，以及科 研界和工业界的接轨。o g s a 和w s r f 目前都处于不断的发展变化之中。2 0 0 4 年6 月，o g s a 1 0 版本发布，阐述了o ( ；s a 与w e b 服务标准的关系，同时给出了不同的o g s a 应用实例。 o g s a2 0 版本于2 0 0 5 年6 月发布，w s r f1 2 也于2 0 0 6 年4 月3 同被批准为o a s i s 标 准 对于w s r f 本身而言，由于其提出不久，其规范还有待在实践中得到进一步应用证 明，并逐步得到完善。基于o g s a 和w s r f 的服务网格平台和规范协议，将最终成为下一 代互联网的基础设施，所有的应用都将在网格的基础平台上得以实施。 从上面对网格体系结构的介绍和分析，我们可以看到w e b 服务是其中关键的技术， 只有充分利用w e b 服务技术，才能真正使得网格成为未来的网络基础设旌。 l o 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 3w e b 服务 b 服