第2章网格体系结构

第2章网格体系结构华南理工大学电子与信息学院1.网格资源请求与万维网的类似网格的基础是互联网，在此之上建立满足人们对资源更高需求的计算平台。网格的计算平台具有管理多重性、资源请求跨管理域的特征，与万维网类似。当人们请求网格资源时，网格接收请求并做出响应，类似万维网的工作方式。网格与万维网的比较网格与万维网的比较2.网格资源请求与万维网的区别——区别（1）万维网中，一个客户端可以依次访问多个服务器，但只能同时访问一个服务器。网格中，一个客户请求同时驱动多个资源协同工作，还可能同时需要多个服务器提供服务。

网格与万维网的比较2.网格资源请求与万维网的区别——区别（2）万维网中，服务器可以运行浏览器作为客户端使用，但客户端不能作为服务器使用。网格环境中，某个客户程序的资源也可以被其他客户请求作为资源使用，客户端和服务器端的界限消失。

网格与万维网的比较2.网格资源请求与万维网的区别——区别（3）万维网中，客户端仅仅是浏览器，没有其他的客户端形式。网格中，浏览器不再是客户端的唯一形式，客户端的形式多样化。如各种家用电器都可以当做客户端。网格与万维网的比较2.网格资源请求与万维网的区别——区别（4）万维网中，网页是唯一的资源。网格环境中，网页是一种资源，但网格资源的种类扩大，包括计算设备、存储设备、软件、数据、家用电器等。网格体系结构的必要性1.必要性之一：网格工作的多方参与性的需求。网格资源属于不同的机构或管理域。网格资源种类繁多，数量大，不同资源的接口等属性不同。网格的用户数量大，差异大，比如语言。这种多方参与的特性要求一个指导原则规范多方行为，而知道原则的实施就是建立一个网格体系结构。网格体系结构的必要性2.必要性之一：网格系统的特性的需求。

网格系统具有动态性、异构性和分布性。有机结合特种异构设备和资源并不容易。网格需要给各种访问的资源提供统一接口。网格不同的功能模块需要协同工作。

网格体系结构的必要性3.必要性之一：网格的开放性的需求。网格资源是开放的。网格所支持的应用是开放的。网格系统模块的开发是开放的。网格多方参与不能穷举，故不能实现满足所有用户功能的网格系统软件，而只能提供功能增加和删减的支持。因此需要一个新的模块处理该项工作。网格体系结构的功能模块网格系统的功能模块——网格计算的内容信息管理资源管理数据管理通信与安全管理界面管理作业管理公共管理（还可以在此基础上增加其他功能）网格的一种简单结构——三层结构

网格体系结构的内容网格用户（应用层）网格系统网格资源（物理层）网格体系结构的内容网格的一种沙漏结构——五层结构应用层汇聚层连接层资源层构造层应用层运输层网际层网络接口层沙漏结构TCP/IP网格体系结构的内容“沙漏”的原因：核心协议在所有支持网格计算的地方都应该得到支持，故核心协议数量不能太多。五层沙漏结构之构造层——提供本地资源接口

基本功能是控制局部资源，并向上提供访问这些资源的接口，让网格协议控制可以共享访问的资源。应用层汇聚层连接层资源层构造层网格体系结构的内容五层沙漏结构之构造层——提供本地资源接口构造层定义了可以共享的资源，包括计算资源、数据存储、网络、目录以及其他系统资源。构造层向上层提供资源的特征、当前负荷和状态等信息。资源可以是物理资源，或逻辑资源（逻辑资源包括分布式文件系统、计算机集群、软件应用程序以及网络服务的高级形式）。网格体系结构的内容五层沙漏结构之连接层——通信管理

基本功能是实现通信，包括核心通信和认证协议。通信协议实现构造层资源之间的数据交换，例如路由选择等。认证协议实现用户和资源之间的安全机制。应用层汇聚层连接层资源层构造层网格体系结构的内容五层沙漏结构之连接层——通信管理基本功能是实现通信，包括核心通信协议和安全认证协议。此通信协议能够与任意的网络层协议一同工作，实现网络层协议提供的传输、路由以及命名等功能。常用的网络层协议是TCP/IP协议，但网格的通信协议不局限于TCP/IP协议。此通信协议在虚拟环境下比TCP/IP更复杂。

网格体系结构的内容五层沙漏结构之连接层——通信管理安全认证也更为复杂，需要具备的功能是：（1）单一登陆。（2）授权问题。（3）结合本地各种安全方案。（4）基于用户的信任关系。

网格体系结构的内容五层沙漏结构之资源层——共享单一资源

基本功能是实现对单个资源的共享，使用户与资源安全握手。该层在连接层的通信和认证的基础上，为独立资源共享操作的安全启动和监督提供标准。应用层汇聚层连接层资源层构造层网格体系结构的内容五层沙漏结构之资源层——共享单一资源该层可以控制安全协商、启动、监控、测量、核算以及单一资源之间操作共享的支付情况。该层包括两类主要协议：信息协议和管理协议。信息协议用于获取单一资源结构和操作状态的信息，包括配置、使用策略、资源状态等。管理协议提供如下功能：对共享资源的协商访问、进程创建、为用户和资源进行策略确认、为资源共享提供核算和支付管理、监控操作的状态等。网格体系结构的内容五层沙漏结构之汇聚层——协调多种资源共享

基本功能是汇聚资源层提供的各种资源，协调各种资源的共享。该层描述的是资源的共性，不涉及资源的具体特征。该层在资源层协议的基础上，可实现更高级的面向特定领域的应用。应用层汇聚层连接层资源层构造层网格体系结构的内容五层沙漏结构之汇聚层——协调多种资源共享基本功能是汇聚资源层提供的各种资源，协调各种资源的共享。该层利用一部分资源层及连接层的协议实现多种行为的共享。资源层侧重单一资源的交互，汇聚层注重资源集合上的交互，本质上是全局的。网格体系结构的内容五层沙漏结构之汇聚层——协调多种资源共享

汇聚层的基本功能是：（1）目录服务。允许虚拟组织参与者发现虚拟组织资源的存在和特性，而目录服务允许使用者通过名字或属性来查询资源。（2）共同分配、调度和代理服务。允许虚拟组织参与者为某一具题目的请求分配一项或多项资源以及在合适的资源上进行任务调度。网格体系结构的内容五层沙漏结构之汇聚层——协调多种资源共享（3）监督和诊断服务。支持对虚拟组织的监督，以防止出现故障，遭受恶意攻击或服务负载过重等。（4）数据复制服务。支持对虚拟组织存储资源或计算资源的管理，并在考虑响应时间、可靠性和成本的情况下优化数据访问的性能。网格体系结构的内容五层沙漏结构之汇聚层——协调多种资源共享（5）支持网格的编程系统。该系统为网格计算环境提供熟悉的编程模型，支持不同的网格计算联网服务。联网服务致力于资源发现、资源分配、问题解决、事件相关性等各种关系。（6）社区认证服务。模拟居民小区管理，使用社区级安全策略管理资源访问，使社区成员有能力访问社区资源。网格体系结构的内容五层沙漏结构之汇聚层——协调多种资源共享（7）工作负载管理。该层实现各种资源的工作流管理以及负载管理，为用户使用资源提供合理分配。（8）社区核算和支付服务。该层的服务提供了资源使用度量，同时为任意社区中的成员产生支付需求。……网格体系结构的内容五层沙漏结构之应用层——用户的网格应用

基本功能是调用各低层提供的服务，实现网格应用的开发。应用程序是调用网格的各种资源来完成任务的。应用层汇聚层连接层资源层构造层网格体系结构的内容网格体系结构的内容应用层(调用服务,实现应用)汇聚层(协调多种资源共享)连接层(核心通信,安全认证)资源层(共享单一资源)构造层(提供本地资源接口)X：你们好，Tom和Joe。