7.2网格体系结构--OGSA.ppt

网格系统结构 OGSA OGSA OpenGridServicesArchitecture 开放网格服务体系结构的基本思想 是一种以服务为中心的模型 五层沙漏模型常被认为是计算网格和数据网格的基础 OGSA网格则被认为是服务网格的基础融合了WebServices和Agent等技术突破科学领域 迈向商业和工业领域 网格体系结构 OGSA OGSA主要特点是在WebServices基础上定义了一套公共的网格服务 GridServices 最小集 OGSA主要描述面向计算资源 存储资源 网络资源 软件资源 数据库等资源提供的服务 OGSA支持动态资源和服务的创建 管理及应用 OGSA是一个服务为中心的模型 以服务为中心 可以简化问题的求解 降低问题的难度 有很多优点 网格体系结构 OGSA服务框架 网格体系结构 OGSA两大支撑技术 网格技术 即Globus软件包 Globus是一种基于社团的 开放结构 开放源码的服务的集合 也是支持网格与网格应用的软件库 该工具包解决了安全 信息发现 资源管理 数据管理 通信 错误检测以及可移植性等问题 WebServiceWebServices涉及一些服务描述 服务发现和服务互操作的协议标准 主要有SOAP WSDL WS Inspection UDDI等协议 这些协议之间互相可以支持 其中关于XML协议是它的工作基础 WebServices W3C www w3c org 为WebServices下的定义是 WebServices是由URI 统一资源标识符 标识的软件应用 该应用的接口和绑定可通过XML标准进行定义 描述和发现 同时 该应用可通过基于Internet的XML消息协议与其它软件应用直接交互 WebServices 这个定义包括下面三方面的含义 Webservices是在Internet上使应用程序之间相互通信 相互操作的技术 Webservices的平台无关性和语言无关性是它设计的初衷 也是它带来的最直接的好处之一 Webservices只是提供一个接口 至于剩下的工作则需要程序员在他们各自擅长的开发平台上使用不同的编程语言来实现 WebServices WebServices可以被描述为一组协议 协定和网络设施 能通过Internet将业务功能公开给授权方 为理顺分布式环境中多家公司和多个应用之间的通信 WebServices利用了一组通用标准协议 使应用既能发布内部WebServices 又能访问外部WebServices 这些协议包括 简单对象访问协议 SOAP Web服务描述语言 WSDL 通用描述 发现和集成 UDDI SOAP 简单对象访问协议SOAP SimpleObjectAccessProtocol 以XML形式提供了一个简单 轻量的用于分散或分布式的环境中交换结构化和类型化信息的机制 一个典型的SOAP请求过程如图所示 信息在经过SOAP封装后通过HTTP协议在网络上传输 而数据的格式就是XML SOAP 上述SOAP请求过程可以用SOAP RPC HTTP XML来表示 这个式子是对该典型的SOAP请求过程的一个简单理解注意 这并不代表SOAP必须用HTTP和RPC实现 也可以用SMTP和消息传递方式实现采用HTTP作为底层通信协议 RPC RemoteProcessCall 作为一致性的调用途径 XML作为数据传送的格式 WSDL Web服务描述语言WSDL WebServicesDescriptionLanguage 是WebServices的定义语言 WSDL协议规定了有关WebServices描述的标准 来自W3C文献的表述给出了WSDL的官方定义 WSDL是一种XML格式 它将网络服务描述成一组对消息进行操作的通信端点 Endpoint 这些端点会处理包含面向文档或面向过程的消息 操作和消息是抽象描述的 而后被绑定到 Bind 具体的网络协议和消息格式 用来定义端点 相关的具体端点被合并到抽象的端点或服务中 WSDL可以扩展为允许对端点和其消息的描述 而与使用哪种消息格式或网络协议进行通信无关 WSDL WSDL的用途是 描述 Web服务 业务之间将通过交换WSDL文件来理解对方的服务 当实现了某种服务的时候 如股票查询服务 为了让别的程序调用 必须用WSDL公布服务的接口 例如 服务名称 服务所在的机器名称 监听端口号 传递参数的类型 个数和顺序 返回结果的类型等等 WSDL元素 UDDI 通用描述 发现和集成UDDI UniversalDescription Discovery andIntegration 是一套基于Web的 分布式的 为WebServices提供信息注册中心的实现标准规范 它用于集中存放和查找WSDL描述文件 起着目录服务器的作用 UDDI WebService的通用性带给人们的是极大的自由和便利 这就使得任何组织和个人都可以简单地随意发布Web服务 然而如果没有UDDI的话 发布的服务只是散落在Internet的每一个角落而不被人知道 所以UDDI是必须的 就像有了电话就一定有黄页一样顺理成章 因此UDDI所提供的服务可检索性会大大的推广WebService的发展 UDDI UDDI的作用有以下几点 服务定位 服务的定位不单单是软件管理者的工作 而是由商业组织和政府积极参与的活动 注册和检索的过程就是合作机会的寻找和产生的过程 支持电子商务 随着UDDI的发展壮大 不断广泛化的B2B G2G B2G G2B等随之发展起来 资源整合 资源通过UDDI重新整合以后 以往的组织目录转变成服务目录 资源汇聚和分配的效率大大提高 面向服务的架构 SOA体系结构 面向服务的架构 在面向服务的架构中包括三个角色 服务提供者 ServiceProvider 服务请求者 ServiceConsumer 服务注册中心 ServiceRegistry 角色之间主要有三个操作 发布 Publish 查找 Find 绑定和调用 BindandInvoke 面向服务的架构 在面向服务的架构中包括三个角色 服务使用者 服务使用者是一个应用程序 一个软件模块或需要一个服务的另一个服务 它发起对注册中心中服务的查询 通过传输绑定服务 并且执行服务功能 服务使用者根据接口契约来执行服务 服务提供者 服务提供者是一个可通过网络寻址的实体 它接受和执行来自使用者的请求 并将自己的服务描述和接口契约发布到服务注册中心 以便服务使用者可以发现和访问该服务 服务注册中心 服务注册中心是服务发现的支持者 它包含一个可用服务的存储库 并允许感兴趣的服务使用者查找服务提供者接口 面向服务的架构 面向服务的架构中的每个实体都扮演着服务提供者 使用者和注册中心这三种角色中的某一种 或多种 面向服务的架构中的操作包括 发布 为了使服务可访问 需要发布服务描述以使服务使用者可以发现和调用它 发现 服务请求者定位服务 方法是查询服务注册中心来找到满足其标准的服务 绑定和调用 检索完服务描述之后 服务使用者继续根据服务描述中的信息来调用服务 WebServices具体的工作流程 1 通过XMLWebservices目录公布和描述自己XMLWebservices目录提供一个用以定位其他单位提供的XMLWebservices的中心位置 XMLWebservices目录通常由UDDI注册表实现 XMLWebservices客户端可能或可能不需要引用XMLWebservices的目录 2 XMLWebservices发现XMLWebservices发现是定位 或发现 使用Web服务描述语言 WSDL 对特定XMLWebservices进行描述的一个或多个相关文档的过程 DISCO规范定义定位服务说明的算法 如果XMLWebservices客户端知道服务说明的位置 它们可以跳过发现过程 WebServices具体的工作流程 3 查看XMLWebservices说明若要了解如何与特定的XMLWebservices进行交互 需要提供定义该XMLWebservices支持何种交互操作的服务说明 XMLWebservices客户端必须知道如何与XMLWebservices进行交互才可以使用该服务 4 使用SOAP通信协议调用XMLWebservices为实现通用的通信 XMLWebservices使用开放式连网形式进行通信 该格式是任何能够支持最通用的Web标准的系统都可以理解的协议 SOAP是XMLWebservices通信的主要协议 GridService 一种WebService 提供了良好定义的接口集合 遵循特殊的 为支持网格而制订的规范 这些接口包括 服务动态发现 动态服务创建 生命期管理 服务通知和可管理性 网格服务 接口 行为 服务数据 GridService的定义 网格服务模型 网格服务的接口和操作 Factory接口 Factory接口的CreateService操作创建一个新的GS实例可靠的创建返回一个GridServiceHandle GSH 和初始的GSR Registry接口 Registry接口用来发现服务实例的集合注册网格服务句柄GSH 包括注册RegistryService的句柄GSH注册是一种 软状态 的操作ServiceDiscovery服务可通过查询该接口来发现服务 GridService接口 一 Notification接口 提供了统一的消息 事件服务 可被用做多种目的 例如服务数据元素变化的通知或创建新的服务实例的通知 NotificationSource 提供网格服务通知的订阅 NotificationSink 异步传输通知消息 GridService接口 二 一个网格服务实例维护一个服务数据元素的集合由许多XML元素封装成的服务数据元素组成的 包括一个网格服务实例的名称 服务类型 生存期信息等数据包括基本的内部信息 接口的特殊信息和应用的数据FindServiceData操作 GridService接口 查询这些信息 ServiceData GridService GridService Factory GRAM Notification Jobinfo GRAMinfo Instancename etc Instanceinfo Factoryinfo Instancename etc GridService DBaccess Notification DBinfo Instancename etc GridService Appln Notification App specificinfo Instancename etc Factory GRAM Databaseservice Genericapplication GridService举例 GS实例由factory或手工创建 显式或通过软状态撤消GridService接口支持Destroy操作用于显式撤消SetTerminationTime 协商一个初始的生命期 请求延长生命期 生命期过期后将结束该服务 回收所用资源 避免资源的无限期占用等可采用网络时间协议 NTP 提供同步机制 生命期管理 SoftStateApproach GridService的运行环境 简单宿主环境 简单宿主环境 一个简单的执行环境 它提供了一组位于单一管理域中的资源 支持固有的服务管理设施 比如J2EE应用服务器 微软的 Net系统 或者Linux集群 在OGSA中 到该环境的用户接口的典型结构是一个注册器 一个或多个工厂 Factory 以及用于把全局唯一网格服务句柄映射到绑定信息的句柄映射器 每个工厂都被记录在注册表中以便客户端能够发现可用的工厂 虚拟宿主环境 虚拟宿主环境 在更复杂的环境中 关联到VO的资源将跨越异构的 地理上分布的宿主环境 比如 在B2B应用中资源跨越了两个简单宿主环境 但是 该虚拟宿主环境 举例而言 旅游服务中心实例中的两个不同的合作单位企业 对应到与B2B伙伴关系相关的一组资源 这些资源可以被客户端通过用于简单宿主环境的同样的接口而访问 聚合服务 聚合服务 还能够构筑一个虚拟宿主环境 提供给VO参与者更复杂的虚拟的 集合的 或者端到端 EndtoEnd 的服务 在该情形下 注册表跟踪和发布创建更高层服务实例的工厂 实现这些实例的方式是 通过询问较底层的工厂来创建多个服务实例 并且组合这些实例的行为形成单一的 更高层的服务实例 Example DataMiningforBioinformatics UserApplication BioDBn StorageServiceProvider MiningFactory CommunityRegistry DatabaseService BioDB1 DatabaseService ComputeServiceProvider Iwanttocreateapersonaldatabasecontainingdataone colimetabolism DatabaseFactory Example DataMiningforBioinformatics UserApplication BioDBn StorageServiceProvider MiningFactory CommunityRegistry DatabaseService BioDB1 DatabaseService ComputeServiceProvider Findmeadataminingservice andsomewheretostoredata DatabaseFactory Example DataMiningforBioinformatics UserApplication BioDBn StorageServiceProvider MiningFactory CommunityRegistry DatabaseService BioDB1 DatabaseService ComputeServiceProvider GSHsforMiningandDatabasefactories DatabaseFactory Example DataMiningforBioinformatics UserApplication BioDBn StorageServiceProvider MiningFactory CommunityRegistry DatabaseService BioDB1 DatabaseService ComputeServiceProvider Createadataminingservicewithinitiallifetime10 Createadatabasewithinitiallifetime1000 DatabaseFactory Example DataMiningforBioinformatics UserApplication BioDBn StorageServiceProvider DatabaseFactory MiningFactory CommunityRegistry DatabaseService BioDB1 DatabaseService ComputeServiceProvider Database Miner Createadataminingservicewithinitiallifetime10 Createadatabasewithinitiallifetime1000 Example DataMiningforBioinformatics UserApplication BioDBn StorageServiceProvider DatabaseFactory MiningFactory CommunityRegistry DatabaseService BioDB1 DatabaseService ComputeServiceProvider Database Miner Query Query Example DataMiningforBioinformatics UserApplication BioDBn StorageServiceProvider DatabaseFactory MiningFactory CommunityRegistry DatabaseService BioDB1 DatabaseService ComputeServiceProvider Database Miner Query Query Keepalive Keepalive Example DataMiningforBioinformatics UserApplication BioDBn StorageServiceProvider DatabaseFactory MiningFactory CommunityRegistry DatabaseService BioDB1 DatabaseService ComputeServiceProvider Database Miner Keepalive Keepalive Results Results Example DataMiningforBioinformatics UserApplication BioDBn StorageServiceProvider DatabaseFactory MiningFactory CommunityRegistry DatabaseService BioDB1 DatabaseService ComputeServiceProvider Database Miner Keepalive Example DataMiningforBioinformatics UserApplication BioDBn StorageServiceProvider DatabaseFactory MiningFactory CommunityRegistry DatabaseService BioDB1 DatabaseService ComputeServiceProvider Database Keepalive GridService的特点 一切都可以用 服务 来表示 计算资源 存储资源 网络 程序 数据库等网格服务根据所具备的功能分类 在WSDL中通过PortType来定义网格服务在生命期内保持其内部状态网格服务可被动态的创建和销毁所有的网格服务实例都被赋予一个全局唯一的名称 GSH网格服务在其生命期内可以被更新 通过修改网格服务引用 GSR 定义了一系列基本的网格服务接口 Web服务与网格服务之间的关系 从状态管理角度探讨一下 Web服务和网格服务之间的关系如何区分它们以及在什么情况下它们具有相似性等方面的问题 状态管理的形式 状态管理的形式应用或服务都具有保持状态的能力 并且这些状态属于该应用的用户 例如 网上商城订单系统保存着用户的订单信息 订单信息是用户和系统之间的交互信息 通常包括检查订单 更新订单等交互操作 系统要保存这些订单信息 直到为了交货而提交订单为止 这一状态信息 即订购单 可能在应用或服务的本地保存 或者存储于外部状态机 例如数据库 其它资源等 状态管理的形式 Web服务情况下怎样对状态进行管理是非常值得注意的 一般而言 可以将状态管理分成如下两种情形交互感知状态 interactionawarestate 应用感知状态 Applicationawarestate 交互感知状态 interactionawarestate 通常 在Web及Web服务的世界中 客户可以与服务进行长时间的交互 比如订单系统 用户在网上商城浏览产品的时间可以很长 这期间用户要不停的检查订单 更新订单 这些交互操作具有相关性 它们使用了由客户通往服务的信息以及消息 该信息可以是简单的Cookie 会话ID或复杂的相关信息 WWW客户机与服务器之间的互联网连接是无状态的 在无状态连接下 每次信息传输都是独立的 在客户机和服务器之间没有连续的连接 但是 它并不阻止真实状态保持在应用之外的状态机中 相反 它与使用会话ID的特定客户的状态相关 标准的Web及Web服务一般都是这样定义的 应用感知状态 Applicationawarestate 在该情形下 服务可以拥有自己的客户 并且为特殊的客户创建特殊的服务实例 同时将实例信息 例如主钥 回传给客户用于交互 此时 客户拥有服务 应用特殊实例的引用 并且因此能够与服务实例进行交互 而不需要传输任何相关信息 这些服务主要被视为有状态的服务 因为它们自身拥有状态信息 并且没有将这些状态信息回传给客户 类似于第一种情况 应用感知状态情形下关于状态管理的一个