基于O GSA 的网格虚拟组织建立
摘 要:OGSA 是新型的网格体系结构,它支持虚拟组织中服务的创建、保持和应用。本文讨论了基于OGSA 的虚拟
组织合作伙伴选择以及虚拟组织建立的一般过程,给出了在一种网格环境下构建虚拟组织的方法。
Abstract :OGSA is a new grid architecture. It support s the creation , maintenance and application of services maintained
by virtual organizations. This paper focuses on partner selection and the creation of a grid virtual organization based on OG2
SA. A method of how to build a virtual organization in the grid environment is proposed.
关键词:网格;OGSA ;虚拟组织;网格服务
Key words :grid ;OGSA ;virtual organization ;grid service
中图分类号: TP391 文献标识码:A
1 引言
网格计算是下一代高性能分布式计算技术,它试图打
破地理位置及平台异构性带来的限制,实现互联网上所有
资源(包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息
资源等) 的全面连通。美国Argonne 国家实验室的资深科
学家、著名的网格计算项目Globus[1 ] 的主持人之一Ian
Foster 把“网格问题”定义为“动态的个人、机构和资源的集
合体中灵活、安全、协同的资源共享”,并把这样的集合体称
为虚拟组织[2 ] 。按照其观点,大型应用项目应该由许多不
同的机构协同完成,它们形成一个虚拟组织,各机构拥有的
资源在虚拟组织里被共享。网格技术的目的就是要支持动
态虚拟组织对各种各样资源的共享和协同使用。
Ian Foster 在文献[3 ]中阐述的开放网格服务体系结构
OGSA(Open Grid Service Architecture ,简称OGSA)是目前最新
的网格体系结构,它以服务为中心。在此处,服务的概念非常
广泛,包括各种计算资源、存储资源、网络、程序和数据库等,可
以说一切都是服务。OGSA 试图实现的就是服务的共享,它定
义了“网格服务(Grid Service)”的概念。网格服务是一种Web
Service[4] 。Web Service 是一种无需用户购买和部署的组件,这
种组件被一次性部署到因特网上,然后就到处可用。用户只需
要接入因特网,就可以使用和集成网上的各种Web Service。
Web Service 提供一组定义明确且遵守特定惯例的接口,解决
服务发现、动态服务创建及生命周期管理等问题。它不倾向于
特定的编程语言、编程模型以及系统软件,因此能有效地支持
异构系统的协同工作。OGSA 符合标准的Web Service 框架。
Web Service 解决了发现和激发永久服务的问题。然而,在网
格中大量存在的是临时服务。因此,OGSA 将Web Service 扩
展为网格服务,使之能够支持临时服务实例,并且能实施动态
创建和撤销。
建造OGSA 有两大支撑技术,即Web Service 和网格
技术(如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等问题。Globus 工具包在
世界上的多个网格项目中被使用。
2 相关工作
在当前阶段,对于虚拟组织建立已有不少相关的工作。
文献[5 ,6 ]讨论了虚拟组织中盟主如何对合作伙伴进行评
价,并且建立了相应的评价指标体系。文献[ 7 ]利用UML
为虚拟企业集成模型建模,并给出了UML 对虚拟企业集
140
成模型各视图的描述。文献[ 8 ]基于多Agent 技术设计了
一个虚拟企业伙伴选择的原型系统。文献[ 9 ]考察了虚拟
企业的协作问题,并提出了一个面向虚拟企业协作的多阶
段协商模型。
以上工作均是在目前的计算机与因特网技术状况下开
展的,因此难以直接应用于网格这一崭新的环境。例如,在
现有条件下,虚拟组织成员之间的协作往往受到地域的限
制,这无形中损失了很多与距离遥远的伙伴合作的机会;又
如,对于资源或服务的发现,通常是通过基于关键词查询的
搜索引擎来进行,搜索结果中包含大量无用信息,因而也不
利于盟主找到合适的合作伙伴。
3 基于OGSA 的伙伴发现
在网格环境中,某实体捕捉到一个可以带来利润的市场
机遇,但它无法仅凭自身力量把握这个机遇,于是必须寻找合
作伙伴,建立起一个包括多个成员的虚拟组织。这个过程可采
用合同网协议和市场机制来处理。盟主将主任务划分为若干
子任务,对每个子任务按照合同网协议和市场机制招标投标,
确定每个子任务的承接者。这些子任务的承接者同样可以进
一步分解子任务,进行新一轮的招标投标。如此进行下去,直
到各任务承担者凭自身的资源可以完成承担的任务。由于
OGSA 把一切都看作是服务,因此实体寻找合作伙伴的过程实
际上就是寻找适当的服务提供者的过程。
网格环境中的服务数量众多,为了区别它们,其中每一
个都被赋予一个全局唯一的名字,称为网格服务句柄GSH
(Grid Service Handle ,简称GSH) ,由GSH 将网格服务实例
区别开来。支持服务发现的网格服务叫做注册(Registry) ,
此服务提供GSH 的注册操作。通过GridService 接口的
FindServiceData 操作,可以检索已经注册的GSH 的消息。
一个服务正是通过注册操作将它的存在和有关的服务
信息予以公布。
显然,上述注册服务与Web Service 环境下的UDDI 所
提供的功能类似。盟主可以通过以下两个方法找到若干能
够提供所需服务的候选人:
(1) 盟主查询已经注册了的服务的相关信息,从中挑选
合作伙伴;
(2) 盟主将自己的需求及打算给付的报酬作为一个服
务来注册,从而使有意为盟主提供服务的实体能够发现。
在查找到若干提供某种所需服务的实体后,盟主需要
在其中选定一个作为合作伙伴。这就要求盟主必须多方面
考虑各种因素,对各潜在伙伴的信息进行分析、整理、评估,
确定一个最优的、有竞争力的、敏捷的和相容的合作者。文
献[5 ,6 ]阐述了合作伙伴评价指标体系的建立,由于这一部
分内容与OGSA 无关,故本文不进行相关的讨论。不妨假
定盟主采用某种有效的评价方法,在候选的服务提供者中
选出了最满意的合作者。
4 在OGSA 环境下建立虚拟组织
4. 1 OGSA 中支持虚拟组织建立的相关服务
在盟主选定了合作伙伴之后,接下来的步骤是基于
OGSA 提供的支持建立虚拟组织。表1 给出了OGSA 中的
重要网格服务接口, 其中Factory、Regist ry、GridService、
HandleMap 等接口支持临时服务实例的创建,可以发现、
描述和创建与虚拟组织有关的服务实例。
表1 网格服务的接口
Port Type 操作描述
GridService
FindServiceData
查询网格服务实例的各种信息,包
括一些基本的内部信息,大量的关
于每个接口的信息以及与特定服
务有关的信息
Set TerminationTime
设置并得到网格服务实例的终止
时间
Dest roy 终止网格服务实例
Notification2
Source
Subscribe ToNotifica2
tionTopic
根据感兴趣的消息类型和内容说
明,向相关事件的通知发送者进行
登记
UnSubscribe ToNotifi2
cationTopic
取消登记
NotificationSink DeliverNotification 异步发送消息
Regist ry
RegisterService 网格服务句柄的软状态注册
UnRegisterService 取消注册的网格服务句柄
Factory CreateService 创建新的网格服务实例
PrimaryKey
FindByPrimaryKey
返回根据特定键值创建的网格服
务句柄
Dest royByPrimaryKey
撤销特定键值创建的网格服务实
例
HandleMap FindByHandle
返回与网格服务句柄相联系的网
格服务实例
对于简单的运行环境(即在某个管理域内一些资源的
集合,如一个J2EE 应用服务器、Microsof t . NET 系统或者
Linux 机群) ,在OGSA 中,这一环境的用户接口将被构造
成一个Regist ry、一个或者多个Factory 和一个HandleMap
服务。在Regist ry 里记录着每一个Factory ,使客户能够发
现可用的Factory。当一个Factory 收到客户关于创建网格
服务实例的请求时,它将调用运行环境中特定的功能来创
建这个新实例,赋给它一个句柄,用Regist ry 注册该实例,
并且使该句柄对于HandleMap 服务是可用的。这些不同
服务的实现被直接映射到本地的操作。
虚拟运行环境要复杂一些,它是指与虚拟组织相关联
的资源可能跨越异构、在地理上是分布的多个运行环境,但
这个虚拟运行环境为客户提供相同的访问接口。与前面所
述的简单运行环境相比,在虚拟运行环境中可以采用多级
Regist ry 和Factory 的办法来管理服务,即使用一个或者多
个高级Factory 来处理创建低级Factory 请求。类似地,可
以创建一个高级Regist ry ,在其中记录了高级Factory 和它
们所创建的服务实例,以及特殊的虚拟组织服务策略,这些
策略规定了如何使用虚拟组织中的服务。客户仍然是使用
虚拟组织的Regist ry 功能来发现Factory 和其它与虚拟组
织相关的服务实例,然后使用Regist ry 返回的句柄直接和
服务实例进行交互。高级的Factory 和Regist ry 均以标准
接口来实现。因此,从用户的角度看,它们在使用上与其它
的Factory 和Regist ry 并没有区别。
此外,还有一种更为复杂的虚拟运行环境———集团操
作环境。它提供“集团的”或“端到端的”服务。在这种环境
下,Regist ry 跟踪创建高级服务实例的Factory 并且将它们
公布出来。这种高级服务实例是通过将底层Factory 创建
的多个服务实例组合起来实现的。
有了OGSA 提供的上述服务,虚拟组织的成员很容易
就能把各自的资源集成到一起,从而完成盟主提出的任务。
141
4. 2 基于OGSA 建立虚拟组织的一般过程
虚拟组织是为了适应不断变化的市场而建立的松散联
盟。它的成员是以获得共同利益为前提,针对某个产品或
项目通过因特网进行联系和合作。虚拟组织一旦建立,每
个成员将严格履行合约,利益共享,风险共担。一旦市场需
求消失,则虚拟组织就应该解散,各成员根据新的市场需求
进行动态重组。由此可见,虚拟组织的生命周期包括成员
选择、创建、运行和解体四个阶段。
(1) 虚拟组织的成员选择。虚拟组织的创建者———盟
主通过查询公用的Regist ry 获取相应服务提供商的信息,
或者通过Regist ry 发布关于自己的任务的信息以供服务提
供商查询,然后利用获得的以WSDL 描述的相关服务信息
与服务提供商进行交互,在交互过程中运用某种评价体系
对相应的服务提供商进行评估。
(2) 虚拟组织的创建。盟主根据评估结果,选定所必需
的合作伙伴,构建针对项目的必要的Regist ry ,参加这个项
目的所有成员分别创建为该项目所用的Factory 并注册到
该项目适当的Regist ry 中。虚拟组织各个成员都以基于
XML 的SOAP 协议作为标准通信协议,完成各个成员的应
用程序的无缝集成,同时使用SOAP 的安全扩展来保障虚
拟组织交互操作过程中的安全问题。
(3) 虚拟组织的运行。在基于OGSA 的网格环境下,
虚拟组织的每个成员都是以网格服务的方式去实现功能。
也就是说,实际上是通过多个网格服务进行组合来完成一
个特定的项目。可以采用WSFL 来完成这些网格服务组
合的流程管理,实现各个成员之间的相互协调。
(4) 虚拟组织的解体。虚拟组织在完成规定项目后,各
成员向Regist ry 注销自己的功能,退出联盟,然后盟主也删
除自己建立的Regist ry。这样,整个动态虚拟组织联盟就
宣告解散。
5 结束语
网格的目的就在于支持范围可以跨越全球的虚拟组织
内的资源共享与协同工作。网格的高度资源集成能力、跨
平台,开放等特性充分满足了构建动态虚拟组织的要求。
本文针对OGSA 下的网格环境,讨论了构建虚拟组织的一
般过程与方法,包括合作伙伴的发现、虚拟组织的创建和运
行等。该过程和方法普遍适用于在网格环境中虚拟组织的
建立,具有较高的可操作性和通用性。
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< Port Name = “P1”Relation = “I1”/ >
< Port Name = “P2”Relation = “I3”/ >
< / Port sSet >
< ChannelsSet >
< Channel Name = “Default”Type = “Default”/ >
< Channel Name = “ Event”Type = “Event”/ >
< Channel Name = “Register”Type = “Register”/ >
< Channel Name = “Load”Type = “Load”/ >
< Channel Name = “Reply”Type = “Reply”/ >
< / ChannelsSet >
< / Adapter >
Example Com;
ForExample ForCom;
ID IDofCom = CreateRelation ( ForCom. Channel . Load , Software2
Bus) ;
从例子中可以看到,构件原有三个接口,但适配器根据
需求屏蔽掉了一个接口,只接受两个接口进行适配。在最
后一个语句完成后,软件总线获得了适配器的默认通道
ForCom. Channel. Default 。
6 结束语
ABSBA 具有结构清晰、单一的特征,在软件生产线系
统中引入ABSBA ,便于规范和统一组装工作,有利于降低
复杂性,提高自动化程度。
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