基于Web Services的校园网通用网格平台

基于Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ的校园网通用网格平台

摘要：通过融合Web Services和网格技术，进行了网格系统的设计，并在校园网上实现了基于Web Services的校园网通用网格平台原型系统。

关键字：Web Services，网格，校园网

1 引言

网格以千兆级的高速连接、整合多平台高性能计算机网络为硬件基础， 以中间件为操作系统，实现与地理分布、设备无关的计算资源、数据资源、存贮资源的智能化配置和共享。但目前的技术还很难使大量用户实现更高层次的资源共享，网格计算则满足了海量商业数据分析所需的CPU 资源要求。因此，基于Web Services的商业计算平台，将极大地改变传统电子商务开发和运营模式。

校园网有着高速的网络连接和众多的计算机资源，其中大量的计算资源在被闲置和浪费。利用Web Services技术在校园网上实现一种通用的网格系统，能够充分利用闲置资源，为学院和外部科研单位或企业提供网格服务。该系统不仅能够实现网格系统的跨平台、非对称，还具有很好的容错性能和扩展性。

2 网格的原理和体系结构

近年发展起来的网格计算,可以将分布的计算资源有效地组织起来协同工作,形成一个集成的计算与资源环境。基于网格计算的平台体系将大大优于传统的体系,因为网格计算具有联合分布式计算和集中超级计算的优势。

网格就是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源。网格能够充分吸纳各种计算资源池，并将它们转化成一种随处可见的、可靠的、标准的同时还是经济的计算能力。

从图论的角度看，我们可以认为网格是一个图，顶点表示网格节点，边表示节点之间的关系。

G:=(V,E)，V 表示网格节点，E 表示节点间的关系。

V:=V{(V，E)}

E:=V*V

网格具有良好的可伸展性，它可以动态的加入一种服务(可以是硬件资源、软件资源、计算资源等等)，也可动态的删除一种服务。

网格的全部核心就是分布式计算与资源管理。在网格计算环境中，所有可用

于共享的主体都是资源，如计算机、高性能网络设备、昂贵的仪器、大容量的存储设备、各种科学数据、各种软件等都是资源。可以用各种方式使用网格计算来满足各类应用程序需求。

3Web 服务和网格技术的整合

未来的互联网将会从联网通信逐步成为一个计算平台，这个平台可同时运用网络中所有的CPU、存储、操作系统、应用软件系统的资源。Web服务技术与网格技术的整合，是为了给企业提供网格计算的强大工具，Sun发布了针对网格和Web服务全面集成的软件平台—技术计算门户

Web是为了程序到用户的交互，而Web服务是为程序到程序的交互做准备。关键在于通用的程序到程序通信模型，该模型建立在现有的和新兴的标准之上。Web服务使应用程序的集成比以前更快、更容易而且更便宜。集成在协议栈中较高层发生，它基于更注重服务语义而不那么注重网络协议语义的消息，从而实现了业务功能的松散集成。

4 基于校园网网格服务原型系统的设计与实

4.1原型系统结构

本网格环境由３台工作站组成，3 台工作站均安装 Linux９操作系统。这一环境的用户接口将被构造成一个 Registry 服务，多个 Factory 服务，一个 HandleMap 服务。每一个 Factory 在 Registry 中注册，用于客户端发现可用的 Factory。当一个 Factory 收到客户端要求创建网格服务实例的请求时，Factory 就会激活相应运行环境的接口来创建新的实例，并且赋给它一个句柄，同时用 Registry 来注册该实例。这些不同服务的实现直接映射到局部操作。Ａ节点做为客户端，Ｂ和Ｃ节点做为网格服务提供者，系统结构如图1所示。

图1 网络原型系统

4.2系统设计

本原型系统要完成查询网络数据库操作功能。网格节点 A 实现参数预处理服务和结果显示处理服务。网格节点 B实现数据存储检索服务。网格节点 C 实现数据处理服务。需要指出的是，网格客户端和网格节点 A 是同一物理主机的不同逻辑主体，基础设施服务器和网格节点 C 是同一物理主机的不同逻辑主体。

整个系统的流程是：客户端从网格节点 A 登录网格，调用节点 A 上的数据预处理服务，节点 A会利用 Factory 接口创建一个临时服务实例，将用户从客户端输入的参数进行初步处理。然后网格节点 A 以此作为参数调用网格节点 B上的数据处理服务，节点 B获得节点 A 的安全代理委托，代表节点 A 进行下一步任务。节点 B会利用 Factory 接口创建一个临时服务实例，以收到的参数为条件进行业务处理：调用节点数据库中的数据进行检索服务。然后调用节点Ｃ上的服务进行数据处理，并将查询数据传输给节点Ｃ。当出现调用节点Ｃ服务的情况下，节点 C 获得节点 B的安全代理委托。节点 C 会利用 Factory 接口创建一个临时服务实例。网格节点 C 以服务数据的形式得到节点 B上有用数据，当处理完成时，节点 C 会以通知的形式将计算结果发送给网格节点 A，节点 A 经过对结果的再次处理后，返回给客户端显示在用户界面上

4.3网格服务的开发部署步骤

一个GridService客户端通常不会在一个调用过程中经过所有步骤。一个更正确的事件流程如下：

（1）客户端定位一个满足我们需要的 Grid Service；

（2）获得关于这个 Web Service 的 WSDL 描述；

（3）产生 stub，然后在我们的应用程序中包含它们；

（4）这个应用程序会在每次调用 Web Service 时使用 stub。

服务端的编程比较容易。不用必须写一个复杂的需要动态解释 SOAP 请求和产生 SOAP 响应的服务程序，我们能简单的实现我们 Grid Service 的所有功能，然后产生一个服务器 stub，这个 stub 负责解释请求，然后将这些请求转交给服务器的实现部分。当服务器实现部分包含一个结果时，它将会把这个结果交给服务器 stub，这样就产生了合适的 SOAP 响应。这个服务器stub 还能通过 WSDL 描述产生，或者从其他语言(像 IDL)定义的接口产生。此外的是服务器实现和服务器 stub 都通过 Grid Service容器的代码来管理，这个容器会确保提交给 Grid Service 的 HTTP 请求直接交给服务器 stub。

5 总结

通过原型系统的建立，在校园网上建立起一个网格系统，该网格具有非对称性，并且具有很好的可扩展性，通过使用Web Services技术来实现网格，达到了零配置穿越防火墙的目标。