第2章網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)

第2章網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院1.網(wǎng)格資源請(qǐng)求與萬維網(wǎng)的類似網(wǎng)格的基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)，在此之上建立滿足人們對(duì)資源更高需求的計(jì)算平臺(tái)。網(wǎng)格的計(jì)算平臺(tái)具有管理多重性、資源請(qǐng)求跨管理域的特征，與萬維網(wǎng)類似。當(dāng)人們請(qǐng)求網(wǎng)格資源時(shí)，網(wǎng)格接收請(qǐng)求并做出響應(yīng)，類似萬維網(wǎng)的工作方式。網(wǎng)格與萬維網(wǎng)的比較網(wǎng)格與萬維網(wǎng)的比較2.網(wǎng)格資源請(qǐng)求與萬維網(wǎng)的區(qū)別——區(qū)別（1）萬維網(wǎng)中，一個(gè)客戶端可以依次訪問多個(gè)服務(wù)器，但只能同時(shí)訪問一個(gè)服務(wù)器。網(wǎng)格中，一個(gè)客戶請(qǐng)求同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)資源協(xié)同工作，還可能同時(shí)需要多個(gè)服務(wù)器提供服務(wù)。

網(wǎng)格與萬維網(wǎng)的比較2.網(wǎng)格資源請(qǐng)求與萬維網(wǎng)的區(qū)別——區(qū)別（2）萬維網(wǎng)中，服務(wù)器可以運(yùn)行瀏覽器作為客戶端使用，但客戶端不能作為服務(wù)器使用。網(wǎng)格環(huán)境中，某個(gè)客戶程序的資源也可以被其他客戶請(qǐng)求作為資源使用，客戶端和服務(wù)器端的界限消失。

網(wǎng)格與萬維網(wǎng)的比較2.網(wǎng)格資源請(qǐng)求與萬維網(wǎng)的區(qū)別——區(qū)別（3）萬維網(wǎng)中，客戶端僅僅是瀏覽器，沒有其他的客戶端形式。網(wǎng)格中，瀏覽器不再是客戶端的唯一形式，客戶端的形式多樣化。如各種家用電器都可以當(dāng)做客戶端。網(wǎng)格與萬維網(wǎng)的比較2.網(wǎng)格資源請(qǐng)求與萬維網(wǎng)的區(qū)別——區(qū)別（4）萬維網(wǎng)中，網(wǎng)頁是唯一的資源。網(wǎng)格環(huán)境中，網(wǎng)頁是一種資源，但網(wǎng)格資源的種類擴(kuò)大，包括計(jì)算設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、軟件、數(shù)據(jù)、家用電器等。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的必要性1.必要性之一：網(wǎng)格工作的多方參與性的需求。網(wǎng)格資源屬于不同的機(jī)構(gòu)或管理域。網(wǎng)格資源種類繁多，數(shù)量大，不同資源的接口等屬性不同。網(wǎng)格的用戶數(shù)量大，差異大，比如語言。這種多方參與的特性要求一個(gè)指導(dǎo)原則規(guī)范多方行為，而知道原則的實(shí)施就是建立一個(gè)網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的必要性2.必要性之一：網(wǎng)格系統(tǒng)的特性的需求。

網(wǎng)格系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)性、異構(gòu)性和分布性。有機(jī)結(jié)合特種異構(gòu)設(shè)備和資源并不容易。網(wǎng)格需要給各種訪問的資源提供統(tǒng)一接口。網(wǎng)格不同的功能模塊需要協(xié)同工作。

網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的必要性3.必要性之一：網(wǎng)格的開放性的需求。網(wǎng)格資源是開放的。網(wǎng)格所支持的應(yīng)用是開放的。網(wǎng)格系統(tǒng)模塊的開發(fā)是開放的。網(wǎng)格多方參與不能窮舉，故不能實(shí)現(xiàn)滿足所有用戶功能的網(wǎng)格系統(tǒng)軟件，而只能提供功能增加和刪減的支持。因此需要一個(gè)新的模塊處理該項(xiàng)工作。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的功能模塊網(wǎng)格系統(tǒng)的功能模塊——網(wǎng)格計(jì)算的內(nèi)容信息管理資源管理數(shù)據(jù)管理通信與安全管理界面管理作業(yè)管理公共管理（還可以在此基礎(chǔ)上增加其他功能）網(wǎng)格的一種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)——三層結(jié)構(gòu)

網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容網(wǎng)格用戶（應(yīng)用層）網(wǎng)格系統(tǒng)網(wǎng)格資源（物理層）網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容網(wǎng)格的一種沙漏結(jié)構(gòu)——五層結(jié)構(gòu)應(yīng)用層匯聚層連接層資源層構(gòu)造層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層沙漏結(jié)構(gòu)TCP/IP網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容“沙漏”的原因：核心協(xié)議在所有支持網(wǎng)格計(jì)算的地方都應(yīng)該得到支持，故核心協(xié)議數(shù)量不能太多。五層沙漏結(jié)構(gòu)之構(gòu)造層——提供本地資源接口

基本功能是控制局部資源，并向上提供訪問這些資源的接口，讓網(wǎng)格協(xié)議控制可以共享訪問的資源。應(yīng)用層匯聚層連接層資源層構(gòu)造層網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之構(gòu)造層——提供本地資源接口構(gòu)造層定義了可以共享的資源，包括計(jì)算資源、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、目錄以及其他系統(tǒng)資源。構(gòu)造層向上層提供資源的特征、當(dāng)前負(fù)荷和狀態(tài)等信息。資源可以是物理資源，或邏輯資源（邏輯資源包括分布式文件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集群、軟件應(yīng)用程序以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的高級(jí)形式）。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之連接層——通信管理

基本功能是實(shí)現(xiàn)通信，包括核心通信和認(rèn)證協(xié)議。通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)構(gòu)造層資源之間的數(shù)據(jù)交換，例如路由選擇等。認(rèn)證協(xié)議實(shí)現(xiàn)用戶和資源之間的安全機(jī)制。應(yīng)用層匯聚層連接層資源層構(gòu)造層網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之連接層——通信管理基本功能是實(shí)現(xiàn)通信，包括核心通信協(xié)議和安全認(rèn)證協(xié)議。此通信協(xié)議能夠與任意的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議一同工作，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議提供的傳輸、路由以及命名等功能。常用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是TCP/IP協(xié)議，但網(wǎng)格的通信協(xié)議不局限于TCP/IP協(xié)議。此通信協(xié)議在虛擬環(huán)境下比TCP/IP更復(fù)雜。

網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之連接層——通信管理安全認(rèn)證也更為復(fù)雜，需要具備的功能是：（1）單一登陸。（2）授權(quán)問題。（3）結(jié)合本地各種安全方案。（4）基于用戶的信任關(guān)系。

網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之資源層——共享單一資源

基本功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)資源的共享，使用戶與資源安全握手。該層在連接層的通信和認(rèn)證的基礎(chǔ)上，為獨(dú)立資源共享操作的安全啟動(dòng)和監(jiān)督提供標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用層匯聚層連接層資源層構(gòu)造層網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之資源層——共享單一資源該層可以控制安全協(xié)商、啟動(dòng)、監(jiān)控、測(cè)量、核算以及單一資源之間操作共享的支付情況。該層包括兩類主要協(xié)議：信息協(xié)議和管理協(xié)議。信息協(xié)議用于獲取單一資源結(jié)構(gòu)和操作狀態(tài)的信息，包括配置、使用策略、資源狀態(tài)等。管理協(xié)議提供如下功能：對(duì)共享資源的協(xié)商訪問、進(jìn)程創(chuàng)建、為用戶和資源進(jìn)行策略確認(rèn)、為資源共享提供核算和支付管理、監(jiān)控操作的狀態(tài)等。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之匯聚層——協(xié)調(diào)多種資源共享

基本功能是匯聚資源層提供的各種資源，協(xié)調(diào)各種資源的共享。該層描述的是資源的共性，不涉及資源的具體特征。該層在資源層協(xié)議的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的面向特定領(lǐng)域的應(yīng)用。應(yīng)用層匯聚層連接層資源層構(gòu)造層網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之匯聚層——協(xié)調(diào)多種資源共享基本功能是匯聚資源層提供的各種資源，協(xié)調(diào)各種資源的共享。該層利用一部分資源層及連接層的協(xié)議實(shí)現(xiàn)多種行為的共享。資源層側(cè)重單一資源的交互，匯聚層注重資源集合上的交互，本質(zhì)上是全局的。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之匯聚層——協(xié)調(diào)多種資源共享

匯聚層的基本功能是：（1）目錄服務(wù)。允許虛擬組織參與者發(fā)現(xiàn)虛擬組織資源的存在和特性，而目錄服務(wù)允許使用者通過名字或?qū)傩詠聿樵冑Y源。（2）共同分配、調(diào)度和代理服務(wù)。允許虛擬組織參與者為某一具題目的請(qǐng)求分配一項(xiàng)或多項(xiàng)資源以及在合適的資源上進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之匯聚層——協(xié)調(diào)多種資源共享（3）監(jiān)督和診斷服務(wù)。支持對(duì)虛擬組織的監(jiān)督，以防止出現(xiàn)故障，遭受惡意攻擊或服務(wù)負(fù)載過重等。（4）數(shù)據(jù)復(fù)制服務(wù)。支持對(duì)虛擬組織存儲(chǔ)資源或計(jì)算資源的管理，并在考慮響應(yīng)時(shí)間、可靠性和成本的情況下優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問的性能。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之匯聚層——協(xié)調(diào)多種資源共享（5）支持網(wǎng)格的編程系統(tǒng)。該系統(tǒng)為網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境提供熟悉的編程模型，支持不同的網(wǎng)格計(jì)算聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。聯(lián)網(wǎng)服務(wù)致力于資源發(fā)現(xiàn)、資源分配、問題解決、事件相關(guān)性等各種關(guān)系。（6）社區(qū)認(rèn)證服務(wù)。模擬居民小區(qū)管理，使用社區(qū)級(jí)安全策略管理資源訪問，使社區(qū)成員有能力訪問社區(qū)資源。網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之匯聚層——協(xié)調(diào)多種資源共享（7）工作負(fù)載管理。該層實(shí)現(xiàn)各種資源的工作流管理以及負(fù)載管理，為用戶使用資源提供合理分配。（8）社區(qū)核算和支付服務(wù)。該層的服務(wù)提供了資源使用度量，同時(shí)為任意社區(qū)中的成員產(chǎn)生支付需求?！W(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容五層沙漏結(jié)構(gòu)之應(yīng)用層——用戶的網(wǎng)格應(yīng)用

基本功能是調(diào)用各低層提供的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格應(yīng)用的開發(fā)。應(yīng)用程序是調(diào)用網(wǎng)格的各種資源來完成任務(wù)的。應(yīng)用層匯聚層連接層資源層構(gòu)造層網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容應(yīng)用層(調(diào)用服務(wù),實(shí)現(xiàn)應(yīng)用)匯聚層(協(xié)調(diào)多種資源共享)連接層(核心通信,安全認(rèn)證)資源層(共享單一資源)構(gòu)造層(提供本地資源接口)X：你們好，Tom和Joe。