第二章 网格体系结构

第二章网格体系结构龚斌山东大学计算机科学与技术学院山东省高性能计算中心WebServices资源框架

WSRF

〔WebServicesResourceFramework〕内容WSRF产生的原因WSRF,WebService,OGSIandOGSA的关系WSRF的特性和原理WebServicesBusinessintegrationSecureanduniversalaccessApplicationsondemandGridProtocolsVastresourcescalabilityGlobalAccessibilityResourcesondemandaccessmanageshareTheBestofBothWorldsWebServices&GridRequirementsWSRF的驱动力2004年1月宣布Webservice资源框架WSRFOGSIv1.0－?WSRFBytheGlobusAllianceandIBM,HP,SAP,Akamai,TIBCOandSonicOGSI的定义WSDL的扩展和新的WSDL2.0支持的功能类似引入状态效劳。。。WebService技术的开展Web－Addressing：独立于传输协议定位效劳WS-MetaDataExchange：提供了发布效劳的一些信息WSDL2.0OGSI的主要批评意见过分强调网格效劳和Web效劳的差异，导致了两者之间不能更好地融合在一起。OGSI单个标准中的内容太多，所有接口和操作都与效劳数据有关，缺乏通用性，而且OGSI标准没有对资源和效劳进行区分。不能使用现有的Web效劳和XML工具工作扩展了WSDL－困难太多的“面向对象〞通过封装资源的一个web效劳模型化一个状态资源，耦和了生命周期、身份和资源状态有状态的WebService纯webservice是无状态和实例的WSDL2.0的推迟发布OGSI重复了WSDL的一些工作WSRF的驱动力Webservices必须提供用户访问和操作效劳的状态数据的能力；需要定义管理效劳状态数据的标准，便于应用以标准和可操作的方式发现、观测和交互状态资源不希望和webservice不兼容和冲突利用webservice的功能WSRF的需求源自于网格计算系统管理商业计算GridComputingSystemsManagementBusinessComputingWebServicesOGSAEvolutionAutonomyoftheGridPhysiologyoftheGridOGSAV1.0OGSAGlossaryOGSAProfileBasicExecutionServiceNamingJSDLOpenGridServicesInfrastructureWebServicesResourceFrameworkWebServicesNotificationinformationalNormativeOGSASpecificationsLandscapeSYSTEMSMANAGEMENTUTILITYCOMPUTINGGRIDCOMPUTINGCoreServicesBasicProfileWS-AddressingPrivacyWSRF-RAPWSDMWS-SecurityNamingOGSA-EMSOGSASelfMgmtOthers...GGF-URDataModelHTTP(S)/SOAPDiscoverySAML/XACMLWSDLWSRF-RLTrustWS-DAIVOManagementInformationDistributedqueryprocessingASPDataCentreUseCases&ApplicationsCollaborationMultiMediaPersistentArchiveWSRF-RPX.509NotificationServiceGroupsWS-IBPWebservices标准的建议扩展Webservices标准的建议，定义了状态资源管理的标准从OGSItoWSRF:重构和开展过程WS-Resourceframework定义状态资源的Webservices访问模式AfamilyofWebservicesspecificationsthatclarifyhow“state〞andWebservicescombine无状态的Service,有状态的ResourceWS-Notification为WebServices提供基于消息发布和预定能力WS-Resourceframework和WS-Notification建立在已存在的Webservices定义和技术帮助统一网格计算、系统管理和WebservicesWS-ServiceGroupWS-Renewable

ReferencesWS-NotificationModelingStatefulResourceswithWebServicesWS-BaseFaultsWS-ResourcePropertiesWS-ResourceLifetimeTobedevelopedWSRF的目标AfamilyofWebservicesspecificationproposalsIntroducesadesignpatterntospecifyhowtouseWebservicestoaccess“stateful〞componentsIntroducemessagebasedpublish-subscribetoWebservicesWS-ServiceGroupWS-Renewable

ReferencesWS-NotificationModelingStatefulResourceswithWebServicesWS-BaseFaultsWS-ResourcePropertiesWS-ResourceLifetimeIntroducedTodayTobedevelopedWhatweareannouncingtodayWSRF

WebService

OGSI

OGSA

？

FromOpenGridServicesInfrastructuretoWS-ResourceFramework:Refactoring&EvolutionVersion1.02/12/2004KarlCzajkowski,DonFerguson,IanFoster,JeffFrey,etcHowWS-RFfitsinwithotherstandards,specificationsandprotocols.InternetprotocolsWebservicesWSRFGridstuffGlobus(GRAM,MDS)WSDL,SOAPHTTP,TCP/IPExamplesofWS-ResourcesFilesonafileserverRowsinadatabaseJobsinajobsubmissionsystemAccountsinabankWebserviceWebserviceWebservicewithWS-ResourceWebServicewithWS-ResourcesWebServicewithWS-ResourcesWS-ResourcesOGSAServicescanbedefinedandimplementedas

WebservicesOSGAcantakeadvantageofotherWebservicesstandardsOGSAcanbeimplementedusingstandardWebservicesdevelopmenttoolsGridapplicationswillNOTrequirespecialWebservicesinfrastructureNetworkOGSAEnabledStorageOGSAEnabledServersOGSAEnabledMessagingOGSAEnabledDirectoryOGSAEnabledFileSystemsOGSAEnabledDatabaseOGSAEnabledWorkflowOGSAEnabledSecurityOGSAEnabledWebServicesWS-ResourceFramework&WS-NotificationareanevolutionofOGSIOGSI–OpenGridServicesInfrastructureHowtheseproposalsrelatetoOGSAWebServicesOGSAArchitectedServicesApplicationsWS-ServiceGroupWS-Renewable

ReferencesWS-NotificationModeling

StatefulResourceswithWebServicesWS-BaseFaultsWS-ResourcePropertiesWS-ResourceLifetimeOpenGridServicesArchitecture

()WebServicesMessaging,Security,Etc.OpenGridServicesInfrastructureDomain-SpecificServicesCoreServicesProgramExecutionDataServicesStandardizationWSRF意味着什么？GridWeb网格和WebServices的融合?

在应用和技术上起步相差较大OGSIGT2GT1HTTPWSDL,WS-*WSDL2,WSDMHavebeenconverging?网格和WebServices融合GridWebWSRF的定义意味着网格和Web效劳团体在一个共同的根底上前进WSRFStartedfarapartinapps&techOGSIGT2GT1HTTPWSDL,WS-*WSDL2,WSDMHavebeenconvergingOpenGridServicesArchitectureWebServicesMessaging,Security,Etc.OpenGridServicesInfrastructureDomain-SpecificServicesCoreServicesProgramExecutionDataServicesStandardizationWS-ResourceFramework和OGSI相比WSRF的优势融入Web效劳标准，同时更全面地扩展了现有的XML标准，在目前的开发环境下，使其实现简单化OGSI中的术语和结构让WS组织感到困惑，因为OGSI错误地认为Web效劳一定需要很多支撑的构建。WS-ResourceFramework通过对消息处理器和状态资源进行别离来消除上述隐患，明确了其目标是允许Web效劳操作对状态资源进行管理和操纵OGSI中的Factory接口提供了较少的可用功能，在WS-ResourceFramework中定义了更加通用的WS-ResourceFactory模式。和OGSI相比WSRF的优势〔续〕OGSI中的通知接口不支持通常事件系统中要求的和现存的面向消息的中间件所支持的各种功能，WS-ResourceFramework中标准弥补了上述的缺乏，从广义角度来理解通知机制，状态改变通知机制正是建立在常规的Web效劳的需求之上OGSI标准的规模如此庞大，使读者不能充分理解其内容，以及明确具体任务中所需的组件。在WS-ResourceFramework中通过将功能进行别离，使之简化并拓展了组合的伸缩性WSRF的组成简介WSRF是被提议的Web效劳标准的一局部,其目的是要说明把“有状态〞怎样参加到Web效劳中.WSRF只是标准化了Web效劳的这种能力在Web效劳有很多种方式来管理和访问状态其相关标准的制定的分工:WSRF:IBM,Globus,HPWS_Notification:IBM,Globus,HP,Akamai,SAP,Tibco,Sonic等.三种效劳接口、状态和资源关系Atrulystatelessservice实现消息交换，无需访问不在输入消息中的其它信息，例如：压缩和解压缩Aconversationalservice实现一系列的操作，前一个操作的结果数据用于后一操作中许多Websites采用sessionsandcookies实现运行在状态资源上的一个无状态的效劳提供对逻辑状态资源的访问和操作这些操作基于效劳发送和接受的请求完成简介(续)重点研究第三种效劳模型无状态效劳加强reliablity和scalability状态单元由其它组件维护引入状态资源概念将webService和状态资源区分一个效劳对应多个状态资源一个状态资源可以对应多个效劳Web效劳资源:Web效劳和状态资源的组合.一个状态资源作为效劳消息交换执行的数据上下文状态资源可以被创立，赋予身份和删除等状态资源的定义和效劳的接口相互关联描述如何通过Web效劳接口来访问WS_Resource.等等.简介(续)状态资源被定义为:有一系列能被XMl文档表示的状态数据.有一个能够非常容易定义的生命周期.能够被一个或者多个Web效劳识别.状态资源的例子:文件系统中的文件关系数据库中的一行EJB或者其它状态资源的集合WSRF的能力定义了如何使用XML描述和访问资源的属性说明了定位状态资源的方法定义了如何创立一个资源和撤销资源的消息为Webservices提供了消息预定和事件通知机制概述了如何组织资源和效劳组为WS-Addressing增加了容错能力定义了一个标准化、可扩展的Webserviceserrormessages格式WS-Addressing有状态资源是在Web效劳消息交互实现中被使用.Web效劳端点:是一个可引用的实体,或者处理器,或者可作为Web效劳消息目标的资源.端点引用主要是传达Web效劳端点所需要的信息,为Web效劳往返各条消息提供地址.WS_Addressing功能：Web效劳和消息寻址提供了多种与传输无关的机制支持通过各种网络的处理节点〔端点管理器、防火墙和网关等〕以使得与传输无关的方式进行消息传输定义了两个可互操作的构件：端点引用EPR〔EndPointReference〕消息信息头WS_Addressing(续)端点引用的抽象属性组成：[address]：URI〔必需的〕这可能是一个网络地址或一个逻辑地址。 [referenceproperties]一个引用可能包含很多独立的属性，而标识被传递的实体或资源需要这些属性[selectedporttype]:[service-port][policy]:wsp:policy(0..unbounded)动态生成XML策略元素描述了端点的行为、需求和能力。WS_Addressing(续)Web效劳寻址(WS_Addressing)表示部署在特定网络站点的上的Web效劳地址端点的引用包括一些相关的元数据,例如效劳描述信息,引用特性等等.状态资源:效劳端点引用中的属性域包含了状态资源标识符隐式资源模式：状态资源标识符被封装在效劳端点引用中效劳和状态资源别离和结合六个独立局部资源特性资源生存周期可更新引用效劳组根本故障通知六个独立局部〔续〕WS－ResourceFrameworkWS_ResourcePropertiesWS_ResourceLifetimeWS_RenewableReferenceWS_ServiceGroupWS_BaseFaultsWS_Notification独立提出，OGSI的发布功能开展WS-Resource是什么例子:

物理实体(cessor,communicationlink,diskdrive) 或者逻辑结构(e.g..agreement,runningtask,subscription)Realorvirtual静态(long-lived,pre-existing)或者动态(createdanddestroyedasneeded)简单或者混合(collection)单一–独立身份和生存期有状态的-MaintainsaspecificstatethatcanbematerializedusingXML可以通过一个或多个WebServices访问resourceWS-Resource框架模型WS-Resource利用了WS-AddressingWebservicesandWS-Resources通过使用“EndpointReference〞来引用创立和定位的效劳将返回EndpointReferencesWebserviceandWS-Resource是分开的:一个Webservice是无状态的一个WS资源提供了状态执行了上下文不同的实体、不同的生存期和不同的能力WS-Resource框架模型WS-Resource属性资源的状态和元数据asanXMLdocument查询和设置操作WS-Resource生存期Explicitdestructionor

“Softstate〞time-to-liveProvidesforcleanup

ofresourceinstancesresource<ProcessorProperties> <ProcID>5A34C1DE03</ProcID> <ProcArchitecture>Power6.2</ProcArchitecture> <ProcSpeedMIPS>400</ProcSpeed> <ProcCacheMB>256<ProcCache> <ProcRunning>1</ProcRunning>

</ProcessorProperties>WS-Resource框架模型InterfaceWebServiceTheWS-ResourceframeworkmodelWebServiceWSDLRun-timeenvironmentInterfaceWebServicemessagemessageInvokingaWebServiceaddressEndpoint

ReferenceRun-timeenvironmentTheWS-ResourceframeworkmodelcontextInterfaceWebServicemessageidmessageUsingaWebservicetoaccessaWS-ResourceidaddressresourceRun-timeenvironmentEndpoint

ReferenceWS-Resource框架模型contextInterfaceWebServicemessageidmessageUsingaWebservicetoaccessaWS-ResourceidaddressresourceresourceEndpoint

ReferenceEndpoint

ReferenceWS-Resource框架模型Run-timeenvironmentInterfaceWebServicemessagemessageCreating/LocatingaWS-ResourceaddressEndpoint

ReferenceresourceEndpoint

ReferenceWebServiceeitherlocatesorcreatesaWS-ResourceaddressidWS-Resource框架模型Run-timeenvironmentWS_ResourceProperties

资源特性Web效劳资源的状态的个体组件(元素).通过Web效劳接口查看和修改它.(检索,更改和删除)描述Web效劳资源的有状态资源组件的类型的XML文档<GenericDiskDrivePropertiesxmlns:tns="://example/diskDrive"><tns:NumberOfBlocks>22</tns:NumberOfBlocks><tns:BlockSize>1024</tns:BlockSize><tns:Manufacturer>DrivesRUs</tns:Manufacturer></GenericDiskDriveProperties>WS_ResourceProperties

每个资源特性都被表示成在Web效劳资源特性文档中的一个XML元素。客户端是通过WSDL的portType得到Web效劳资源特性文档.事实上,Web效劳资源特性文档充当Web效劳资源实际状态的视图，或者投影。WS_ResourceProperties例如，考虑一个被称为“C〞的有状态资源。如果“C〞的状态包含三个资源特性组件，被称为p1、p2和p3，那么它的资源特性文档，被称为“ExampleResourceProperties〞，可能被定义如下WS_ResourceProperties…….<xs:elementname="p1"type=?/><xs:elementname="p2"type=?><xs:elementname="p3"type=?/><xs:elementname="ExampleResourceProperties"><xs:complexType><xs:sequence><xs:elementref="tns:p1"/><xs:elementref="tns:p2"/><xs:elementref="tns:p3"/></xs:sequence></xs:complexType>……WS_ResourceProperties效劳请求者是如何获得这个资源特征文档的呢?…<wsdl:portTypename="SomePortTypeName"wsrp:ResourceProperties="tns:ExampleResourceProperties"><operationname="?….</wsdl:portType>…portType和资源特性文档之间的这种关联实际上定义了Web效劳资源的类型WS_ResourceProperties利用xs:ref属性，Web效劳资源特性文档组合可以通过添加〔聚集〕附加的XML元素.如下:<xs:complexType><xs:sequence><xs:elementref="tns:p2"/><xs:elementref="tns:p3"/><xs:elementref="xxxx:SomeAdditionalResourceProperty"xmlns:xxxx=…/>//引用了其他名字空间的资源特性元素</xs:sequence></xs:complexType>…..WS_ResourceProperties对WS_ResourceProperties的操作:如果资源特性文档中有如下一个资源特性:Get检索GetMultiple请求消息中所指定的，它允许请求者检索一个或多个Web效劳资源特性的值<wsrp:GetResourcePropertyRequest>QName</wsrp:GetResourcePropertyRequest>WS_ResourcePropertiesQueryWS-ResourceProperties标准同样也定义了一“组〞操作，使Web效劳资源特性能够被插入、更新和删除。<wsrp:QueryResourcePropertiesRequest><wsrp:QueryExpressiondialect=〞URI〞>xsd:any</wsrp:QueryExpression></wsrp:QueryResourcePropertiesRequest>

<wsrp:GetMultipleResourcePropertiesRequest>QName*</wsrp:GetMultipleResourcePropertiesRequest>WS_ResourceProperties<wsrp:SetResourcePropertiesRequest>{<wsrp:Insert>xsd:any</wsrp:Insert>|<wsrp:UpdateResourceProperty=〞QName〞>xsd:any</wsrp:Update>|<wsrp:DeleteResourceProperty=〞QName〞/>}+</wsrp:SetResourcePropertiesRequest>WS_ResourceProperties例如，下面的消息表示一个从有状态资源〔比方“C〞〕中检索特性“p1〞的值的请求。WS_ResourceProperties<soap:Envelope><soap:Header><tns:resourceID>C</tns:resourceID></soap:Header><soap:Body><wsrp:GetMultipleResourceProperty><wsrp:ResourceProperty>tns:p1</wsrp:ResourceProperty></wsrp:GetMultipleResourceProperty></soap:Body></soap:Envelope>

WS_ResourceProperties返回消息:<soap:Envelope><soap:Body><wsrp:GetMultipleResourcePropertyResponse><p1>xyz</p1></wsrp:GetMultipleResourcePropertyResponse>

</soap:Body></soap:Envelope>WS_ResourcePropertiesWS-ResourceProperties标准同样也定义了一些方法，效劳请求者通过使用这些方法可以订阅在Web效劳资源的资源特性中的值改变的通知。WS_ResourceLifetime

WS-ResourceLifetime标准是针对Web效劳资源的生命周期的三个重要方面而制定的创立〔creation〕身份/标识〔identity〕销毁〔destruction〕WS-ResourceLifetime标准Web效劳资源工厂〔WS-Resourcefactory〕来创立状态资源WSRF并不去定义用于请求创立新的Web效劳资源的消息交换。WS_ResourceLifetimeWeb效劳资源工厂〔WS-Resourcefactory〕是任何能够产生一个或者多个Web效劳资源的Web效劳。身份至少在Web效劳范围内是唯一的可移植性一个应用程序可向另应用程序传送这个身份WS_ResourceLifetimeWSRF使两种用于销毁Web效劳资源的生存期管理的方法：立即的〔immediate〕销毁调度的〔scheduled〕销毁LifetimeOperationsImmediateDestruction<wsrf-rl:Destroy/>ScheduledTermination<wsrf-rl:SetTerminationTime>

[

<wsrf-rl:RequestedTerminationTimexsi:nil=〞xsd:boolean〞?>

xsd:dateTime

</wsrf-rl:RequestedTerminationTime>

]|[

<wsrf-rl:RequestedLifetimeDuration>

xsd:duration

</wsrf-rl:RequestedLifetimeDuration>

]

</wsrf-rl:SetTerminationTime>WS_RenewableReferenceWS_RenewableReference定义了一种机制用来更新已经无效的端点引用标准中的机制可应用于任何的端点引用，但是对于指向Web效劳资源的端点引用尤为有用，因为它能够提供持久的、稳定的Web效劳资源的引用，能够允许同一状态随着时间的推移被重复访问WS_RenewableReference要与WS_Addressing标准相结合.也就是说当端点引用变的无效的时候,用来检索最新版本信息,以便对WS_Addressing端点引用的补充Web效劳寻址〔WS-Addressing〕端点引用不仅可以包含寻址，而且还可以包含关于和效劳交互的策略信息其标准目前还没有编写WS_ServiceGroup

ThisWS-ServiceGroupspecificationdefinesameansbywhichWebservicesandWS-Resourcescanbeaggregatedorgroupedtogetherforadomainspecificpurpose.(标准)ServiceGroup:AWebservicethatisacollectionofotherWebservicesorWS-Resourcesandtheinformationthatpertains〔属于〕tothem.WS_ServiceGroupServiceGroupEntry:对一个ServiceGroup来说,在其之中,用来关联成员的一个原子实体成员:就是ServiceGroup的一个Web效劳ServiceGroup中的许多成员可以没有任何联系TheServiceGroupRegistrationinterfaceextendsthebasicServiceGroupcapabilitieswithmessageexchangesformanagingthemembershipofaServiceGroupWS_BaseFaultsWS-BaseFaults标准定义：一个当Web效劳消息交换返回错误的时候所使用的根本错误〔basefault〕类型。保证这些标准中的操作所返回的错误的一致性在这个标准中没有对Web效劳资源提出特殊要求所有的Web效劳资源框架标准都使用它WS-NotificationWS-Notification将企业级质量的发布和订阅消息集成到Webservices中Webservices上下文中松散藕合、异步的消息WSNotification充分利用了WSRF和WS技术扩展了OGSI通知机制OGSI没有支持一个通用的事件机制WS-Notification特性:传统企业级发布/订阅消息模式集成到Webservices方便了不同的消息中间件的集成将代理、发布者、订购者和消费者的角色标准化了提供了直接发布和代理发布的两种模式标准化了发布、订阅和通知传递的WS消息交换定义了用于分类和组织通知消息的Topics和TopicSpaces的XML模型订阅者发出订阅请求订阅感兴趣的某一个“Topic〞代理Broker允许将发布者和订阅者分开“Subscriptions〞areWS-ResourcesVarioussubscriptionsarepossible发布者没有必要是一个WebServiceNotificationmaybe“triggered〞by:WSResourcePropertyvaluechangesOther“situations〞BrokerexaminescurrentsubscriptionsBrokersmay“Transform〞or“interpret〞topicsFederatetoprovidescalabilityBrokerSubscriberWS-NotificationPublishersubscribesubscribeSSSnotifynotifynotifynotifyAServiceLevelWS-Resourceframework&WS-NotificationScenario:GridResourceManagement&SchedulingClusterRRRMainframeRRRBladesRRRNotificationGridSchedulerWS-Resourceusedto“model〞physicalprocessorresourcesWS-ResourceProperties“project〞processorstatus(likeutilization)Localprocessormanageris“front-ended”withAWebserviceinterfaceOtherkindsofprocessorsarealso“modeled”assametypeof

WS-ResourcesJJJWS-Notificationcanbeusedto“inform〞theschedulerwhenprocessorutilizationchangesGrid“Jobs〞and“tasks〞arealsomodeledusing

WS-ResourcesandResourcePropertiesGridScheduler

isaWebServiceServiceLevelAgreementismodeledasaWS-ResourceLifetimeofSLAResourcetiedtothedurationoftheagreementWSRF实例

WSRF实例

WSRF实例

5WSRF/WSNImplementationsGT4-java(Argonne)GT4-C(Argonne)pyGridWare(LawrenceBerkeleyLabs)WSRF::Lite(UniversityofManchester)WSRF.NET(UniversityofVirginia)Independentlyproducedandquitedifferent!StateandEventsforWebServices:AComparisonofFiveWS_ResourceFrameworkandWS_NotificationImplementations---MartyHumphrey,JareGawor,JoeBester,StephenPickles从OGSItoWSRF:重构和演化OGSIWSRFGridServiceReferenceWS-AddressingEndpointReferenceGridServiceHandleWS-AddressingEndpointReferenceHandleResolverportTypeWS-RenewableReferencesServicedatadefn&access WS-ResourcePropertiesGridServicelifetimemgmtWS-ResourceLifeCycleNotificationportTypesWS-NotificationFactoryportTypeTreatedasapatternServiceGroupportTypesWS-ServiceGroupBasefaulttypeWS-BaseFaultsWSRF和OGSI相同点关心如何操作有状态的资源创立、定位、观察、撤销等根本方法和方式不同点WSRF使用了不同的结构模型一个状态资源和一个Web效劳，更具有表达性OGSI采用了同一种结构模型化状态资源作为一个Web效劳〔支持GridServicePorttype〕WSRF和OGSI不同点WSRF使用了不同的结构模型:一个状态资源和一个Web效劳更具有表达性，Manyservices－to－ManyResources,OGSI的模式在WSRF均可以表达利用了已存在的XML和webservice标准，利用现成的工具，例如WSDL消除误解－导致web效劳是heavyweightOGSI采用了同一种结构模型化状态资源作为一个Web效劳〔支持GridServicePorttype〕One-to-oneGWSDLOGSI关心问题的解决在一个定义中太多的混杂材料WSRF将OGSIv1.0功能分成一个可合成定义的家族不能使用现有的Web效劳工具WSRF采用了标准XMLSchema太多的“面向对象〞WSRF将效劳和效劳操作的状态资源明确区分开Service