校園網(wǎng)格系統(tǒng)設(shè)計方案

1、校園網(wǎng)格系統(tǒng)設(shè)計方案隨著教育信息化的深入和因特網(wǎng)的發(fā)展，校園網(wǎng)上的教學資源越來越豐富，而網(wǎng)絡資源也呈 幾何級數(shù)增長。而校園網(wǎng)絡中心或計算中心對各院系的現(xiàn)有資源缺乏有效的整合和管理。使 得各種單一資源利用率相對較低，很難實現(xiàn)校園網(wǎng)內(nèi)的資源充分共享與協(xié)同工作。網(wǎng)格的出現(xiàn)為實現(xiàn)網(wǎng)絡資源共享提供了技術(shù)支持。網(wǎng)格是一種將地理上分布的、異構(gòu)的計算 及存儲資源和設(shè)備通過高速網(wǎng)絡連接起來。形成高性能的計算環(huán)境，從而實現(xiàn)廣泛資源共享 的新技術(shù)。校園網(wǎng)格與一般的計算網(wǎng)格、信息網(wǎng)格不同，其資源提供者是各院系、部的各類 資源，包括集群、數(shù)據(jù)庫、高性能計算機、個人PC機、存儲設(shè)備等。用戶一般是學校的教職 員工和學生。他

2、們通過校園網(wǎng)格共享計算、信息、存儲、專家、數(shù)據(jù)、教學等資源。因此， 網(wǎng)格技術(shù)在校園網(wǎng)中的應用使得校園網(wǎng)的資源能夠在更大范圍內(nèi)共享，極大地改變現(xiàn)有校園 網(wǎng)的應用現(xiàn)狀。1網(wǎng)格技術(shù)簡介1數(shù)據(jù)網(wǎng)格數(shù)據(jù)網(wǎng)格是一種面向大型分布式數(shù)據(jù)存儲和處理的網(wǎng)格，它將全球范圍內(nèi)分布的、異構(gòu)的存 儲和數(shù)據(jù)資源通過高性能網(wǎng)絡連接起來，并提供相關(guān)機制使用戶能夠透明地訪問和處理大型 分布式數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)網(wǎng)格研究聚集于大型分布式數(shù)據(jù)的存儲和管理、傳輸、數(shù)據(jù)訪問的優(yōu)化、 數(shù)據(jù)可靠性與可獲取性，以及計算資源的調(diào)度等。數(shù)據(jù)網(wǎng)格的主要目標就是為分布式的數(shù)據(jù) 密集型的應用程序提供服務以及基礎(chǔ)設(shè)施，因此數(shù)據(jù)網(wǎng)格必須提供一組安全的高性能的協(xié)議

3、用來保證大型數(shù)據(jù)集的傳輸，以及確保數(shù)據(jù)能夠根據(jù)用戶的需要在全網(wǎng)范圍內(nèi)復制、分發(fā)。2元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是關(guān)于數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。它用于描述數(shù)據(jù)的內(nèi)容、覆蓋范圍、 質(zhì)量、管理方式、數(shù)據(jù)的所有者、數(shù)據(jù)的提供方式等信息，是數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)用戶之間的橋梁。 2校園網(wǎng)格設(shè)計1設(shè)計目標隨著校園網(wǎng)絡資源的快速增長，校園網(wǎng)絡內(nèi)形成了越來越多的信息孤島。一方面是用戶對網(wǎng) 絡資源的需求，而另一方面大量網(wǎng)絡資源不能得到有效的使用。校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)就是為了 解決此矛盾而提出來的。它可以很好地實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一訪問和數(shù)據(jù)共享，充分利用網(wǎng)絡 的存儲資源，為科學研究和協(xié)同學習提供一個廣闊的資源平臺。校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)主要實

4、現(xiàn) 目標如下：1）統(tǒng)一、透明的訪問接口：校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)為用戶提供一個一致的、方便的訪 問資源方法；2）為用戶提供高效的數(shù)據(jù)訪問:使用復制技術(shù)在網(wǎng)格系統(tǒng)中產(chǎn)生多個數(shù)據(jù)副本， 以平衡系統(tǒng)負載，提高數(shù)據(jù)訪問的響應時間和系統(tǒng)的容錯性；3）統(tǒng)一的資源命名：采用全局 統(tǒng)一的命名機制來訪問和操作數(shù)據(jù)，給用戶提供一個全局統(tǒng)一視圖，方便用戶對資源的管理 和操作；4）資源定位的透明性：系統(tǒng)通過副本目錄元信息和存儲資源代理來完成資源的定位 以及對資源的操作；5）靈活性和容錯性：系統(tǒng)采用局部自治，全局協(xié)調(diào)的結(jié)構(gòu)；6）安全性： 通過有效的安全機制保障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。2校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)是基于校

5、園網(wǎng)的現(xiàn)有資源構(gòu)建的，該系統(tǒng)具有分布式、層次式的體系結(jié)構(gòu)， 既避免了集中式管理帶來的系統(tǒng)瓶頸問題，也有效解決了對于資源的統(tǒng)一管理問題。，該系統(tǒng) 主要由2部分構(gòu)成：元信息管理和存儲資源代理。元信息管理主要為系統(tǒng)功能的實現(xiàn)提供元 信息支持。存儲資源代理主要完成數(shù)據(jù)的訪問和操作。在系統(tǒng)的每個自治內(nèi)部署存儲資源代 理以實現(xiàn)自治域系統(tǒng)的功能。用戶可以通過存儲資源代理透明的訪問各種資源而不必關(guān)心底 層的物理操作。通過存儲資源代理和元信息管理為用戶提供一個統(tǒng)一、透明的訪問方式，實 現(xiàn)所需功能。用戶請求存儲資源代理，通過存儲資源代理和元信息管理的交互獲取所需元信 息，并調(diào)度到合適的資源來實現(xiàn)訪問、修改以及數(shù)據(jù)

6、傳輸?shù)炔僮?。校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)的功能主要分為3部分：元信息管理、數(shù)據(jù)管理和安全管理。如表l所示。1）元信息管理用戶元信息管理、數(shù)據(jù)元信息管理和副本元信息管理。用戶元信息管理：負責 管理網(wǎng)格用戶的相關(guān)信息，實現(xiàn)對用戶的統(tǒng)一管理和控制。數(shù)據(jù)元信息管理：負責管理數(shù)據(jù) 網(wǎng)格系統(tǒng)中的各種資源，為用戶提供一個統(tǒng)一的邏輯視圖。副本元信息管理：負責管理數(shù)據(jù) 網(wǎng)格系統(tǒng)中的所有副本，為副本的創(chuàng)建、選擇與定位以及副本的一致性管理提供支持。2）數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)訪問的調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)復制。數(shù)據(jù)訪問的調(diào)度：負責應答用戶的訪問 請求，并根據(jù)用戶的請求執(zhí)行相應的操作。數(shù)據(jù)傳輸：負責完成相應節(jié)點之間數(shù)據(jù)安全、高 效地傳輸。數(shù)據(jù)復

7、制：負責完成數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)復制操作，產(chǎn)生相應的數(shù)據(jù)副本。3）安全管理分別完成對數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)中用戶的身份和資源的認證，并為符合條件的用戶或資 源授予一定的訪問權(quán)限。2. 3校園網(wǎng)格框架模型及訪問過程2. 3. 1校園網(wǎng)格框架模型服務網(wǎng)格的最大特點就是把一切資源包裝成服務，其核心問題就是如何生成服務，并最終提 供給所需用戶。根據(jù)開放網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)（OGSA）思想，文獻設(shè)計了服務網(wǎng)格框架，。1）資源池 包括系統(tǒng)的所有資源（動態(tài)變化），資源可以根據(jù)類型劃分成多個組。2）網(wǎng)格核心中間件WSRF實現(xiàn)與資源池和服務池的雙向通訊，通過網(wǎng)格核心中間件Web服務 資源框架（WS-Re-source Frame

8、work，WSRF），資源可以被包裝成服務或者將服務部署到相應 的資源上。3）服務池包括所有虛擬服務，根據(jù)服務的類別可以把整個網(wǎng)格系統(tǒng)中的服務分類歸并成多個 虛擬服務，具有相同訪問接口的服務屬于同一虛擬服務。4）虛擬組織VO用戶或應用完成一次訪問是通過服務池選擇匹配（能滿足用戶條件的服務并 構(gòu)建一個虛擬組織）來實現(xiàn)的，虛擬組織為服務提供者或服務消費者（用戶或應用）提供一個 “臨時”的市場，通過服務協(xié)商的方式建立服務消費者和服務提供者之間的供求 關(guān)系。一個虛擬組織的表示通常應包含服務參與者集合、多個參與者之間上下文集合、多個 政策規(guī)則組成的集合。2.3.2 服務訪問過程由多個用戶和服務參與的網(wǎng)格

9、系統(tǒng)上的一次活動即服務過程（見圖2），描述如下：1）服務發(fā)布服務注冊到中介者或目錄服務系統(tǒng)。2）服務發(fā)現(xiàn)服務發(fā)現(xiàn)是根據(jù)服務查詢的結(jié)果決定發(fā)現(xiàn)目標。用戶或應用通過目錄服務系統(tǒng)查 詢服務，包括虛擬服務，真實服務；如果沒有合適的服務能從所需要的虛擬服務組中選出， 則某一資源將被選出，用來部署該類服務，以使得其功能滿足用戶請求的需求；如果沒有資 源可被選擇，則用戶請求不能被完成，用戶請求的狀態(tài)被設(shè)置成失敗。3）服務綁定服務池中的服務能滿足用戶請求的各個功能需求，用戶則基于雙方的協(xié)議和政策 與選擇服務的提供者進行協(xié)商；當對所有需要的服務協(xié)商成功，并且基于這些服務的組合服 務能滿足用戶的功能需求，那么虛擬

10、組織就被創(chuàng)建，用戶通過虛擬組織與服務提供者簽訂合 同，并通過合同與組合服務綁定。4）選擇備份服務當一個服務失敗或者不能滿足用戶服務質(zhì)量需求時，一個服務失敗事件就會 觸發(fā)，如果服務被恢復而且不違反服務質(zhì)量協(xié)議，虛擬組織活動就照常進行；否則在同一虛 擬服務中的備份服務將被選擇。備份服務必須為該用戶提供訪問權(quán)限并滿足該請求的服務質(zhì) 量需求。如果這種備份服務找不到，則用戶請求不能滿足，其狀態(tài)被設(shè)置成失敗，虛擬組織 也被撤銷，活動失敗。如果活動正常完成，關(guān)于活動正常結(jié)束的事件被觸發(fā)，虛擬組織的管 理者獲取該事件后，撤銷該虛擬組織，活動順利執(zhí)行完成。3結(jié)束語針對校園網(wǎng)格資源多、差別大、范圍廣的特點，設(shè)計了面向