級(jí)別: 初級(jí)
樊 寧, 實(shí)習(xí)生, IBM中國軟件開發(fā)中心, WebSphere Commerce組
2006 年 9 月 11 日
本文將介紹網(wǎng)格技術(shù)目前流行的三個(gè)網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，五層沙漏結(jié)構(gòu)（Five-Level Sandglass Architecture）、開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)（Open Grid Services Architecture，OGSA）、Web 服務(wù)資源框架（Web Services Resource Framework，WSRF），以及它們的實(shí)現(xiàn)和支撐技術(shù)。
網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)是關(guān)于如何構(gòu)建網(wǎng)格的技術(shù)，它包括兩個(gè)層次的內(nèi)涵。一是要標(biāo)識(shí)出網(wǎng)格系統(tǒng)由哪些部分組成，清晰地描述出各個(gè)部分的功 能、目的和特點(diǎn)。二是要描述網(wǎng)格各個(gè)組成部分之間的關(guān)系，如何將各個(gè)部分有機(jī)地結(jié)合在一起，形成完整的網(wǎng)格系統(tǒng)，從而保證網(wǎng)格有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，也就是將各個(gè)部 分進(jìn)行集成的方式或方法。網(wǎng)格技術(shù)的權(quán)威伊安 ? 福斯特（Ian Foster）將網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)定義為“劃分系統(tǒng)基本組件，指定系統(tǒng)組件的目的與功能，說明組件之間如何相互作用的技術(shù)”。顯然，網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)格的骨 架，只有建立合理的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，才能設(shè)計(jì)和構(gòu)建好網(wǎng)格。
到目前為止，主流的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)主要有三個(gè)：第一個(gè)是伊安 ? 福斯特等人在早些時(shí)候提出的五層沙漏結(jié)構(gòu)（Five-Level Sandglass Architecture）；第二個(gè)是在以IBM為代表的工業(yè)界的影響下，考慮到Web技術(shù)的發(fā)展與影響后，伊安 ? 福斯特等結(jié)合五層沙漏結(jié)構(gòu)和Web Service提出的OGSA（Open Grid Services Architecture，開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)）；第三個(gè)是由Globus聯(lián)盟、IBM和HP于2004年初共同提出的WSRF（Web Service Resource Framework，Web服務(wù)資源框架），WSRF v1.2規(guī)范已于2006年4月3日被批準(zhǔn)為OASIS（Organization for the Advancement of Structured Information Standards，結(jié)構(gòu)化信息標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)組織）標(biāo)準(zhǔn)。
下面將介紹網(wǎng)格的基本組件，即網(wǎng)格的基本功能模塊和三種具體網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)。
研究網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的目的是為了更好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格，因此在網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的研究過程中，首先需要確定的就是網(wǎng)格系統(tǒng)到底由哪些基本的功能模塊組成的，它們之間如何有機(jī)地組合，成為一個(gè)完整的網(wǎng)格系統(tǒng)。
網(wǎng)格是建立在現(xiàn)有國際互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上的，使用了互聯(lián)網(wǎng)的IP地址、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議等概念和技術(shù)，它需要已有的一些互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和規(guī)范 作為支持，如超文本傳輸協(xié)議（HTTP）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP），這些都是互聯(lián)網(wǎng)上的成熟協(xié)議，將它們用作網(wǎng)格協(xié)議的傳 輸載體就為方便地構(gòu)建網(wǎng)格打下了一定基礎(chǔ)。當(dāng)然全盤照用這些協(xié)議還是不能滿足網(wǎng)格的需求的，例如HTTP協(xié)議是為網(wǎng)頁瀏覽而制定的，使用“請(qǐng)求——應(yīng)答” 的方式，但在網(wǎng)格中除了這種消息請(qǐng)求方式外，還有主動(dòng)推送等其他的消息方式。因此在構(gòu)建網(wǎng)格時(shí)，還需要在現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的基礎(chǔ)上加以擴(kuò)展。
互聯(lián)網(wǎng)完成的功能在網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)中就不再考慮了，以網(wǎng)格數(shù)據(jù)為例，網(wǎng)格需要考慮到是數(shù)據(jù)表示形式、數(shù)據(jù)的傳輸方式、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和副本管理，但對(duì)具體的數(shù)據(jù)傳輸格式和傳輸過程使用FTP或是UDP協(xié)議則不再考慮，因?yàn)檫@些是互聯(lián)網(wǎng)解決的問題。
網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)要考慮到是如何向用戶提供一個(gè)接口，通過該接口接收來自用戶的請(qǐng)求，發(fā)送來自網(wǎng)格的信息。用戶可以將所使用的網(wǎng)格看作 是一個(gè)黑盒子，不必知道其內(nèi)部如何實(shí)現(xiàn)用戶請(qǐng)求的服務(wù)。實(shí)際上，網(wǎng)格系統(tǒng)中是由一系列的基本功能模塊協(xié)作，向用戶提供服務(wù)的，網(wǎng)格系統(tǒng)的基本功能模塊如圖 1所示。
圖 1. 網(wǎng)格系統(tǒng)的基本功能模塊示意圖
網(wǎng)格用戶通過用戶界面實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)格之間的信息交互，實(shí)現(xiàn)諸如用戶作業(yè)提交、結(jié)果返回等輸入輸出功能。網(wǎng)格在提供服務(wù)之前要知道哪個(gè)資 源當(dāng)前可以向用戶提供服務(wù)，這就需要網(wǎng)格中信息管理模塊提供相應(yīng)的信息。選定合適的資源后，網(wǎng)格需要把該資源分配給用戶使用，并對(duì)使用的過程中的資源進(jìn)行 管理，這些是資源管理的功能。網(wǎng)格在提供服務(wù)的過程中需要網(wǎng)格數(shù)據(jù)管理功能模塊將遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿韫?jié)點(diǎn)，作業(yè)運(yùn)行過程中由作業(yè)管理模塊提供作業(yè)的運(yùn)行情 況匯報(bào)。使用網(wǎng)格的用戶及其使用時(shí)間和費(fèi)用等的管理則由用戶和記賬管理模塊實(shí)現(xiàn)，用戶使用網(wǎng)格的整個(gè)過程中都需要QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）保證、通信和安全保障，以提供安全可靠、高性能的服務(wù)。
當(dāng)然，以上僅僅是對(duì)網(wǎng)格系統(tǒng)中基本功能模塊的簡單描述，實(shí)際上各個(gè)功能模塊的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，幾個(gè)主要功能模塊的詳細(xì)情況見本章后續(xù)部分中的介紹。
為了實(shí)現(xiàn)上述功能要求的網(wǎng)格系統(tǒng)可以有不同的實(shí)現(xiàn)方案。舉個(gè)例子，如果將網(wǎng)格系統(tǒng)比作一個(gè)房子，房子的基本功能可能是向使用者提供 睡覺、吃飯、會(huì)客、洗漱等功能，這些功能可比作網(wǎng)格中的資源管理、作業(yè)管理等功能模塊。具體建造房子的時(shí)候，可以建造各個(gè)不同的房間以實(shí)現(xiàn)不同的功能，而 各個(gè)房間如何布局就要依據(jù)使用者的要求各不相同了。如何實(shí)現(xiàn)布局各個(gè)房間以及安排其功能，設(shè)計(jì)出房子的結(jié)構(gòu)圖，就是房子的“體系結(jié)構(gòu)”要解決的問題，各人 設(shè)計(jì)的房屋“體系結(jié)構(gòu)”相差很大，有的是別墅，有的是平房，但都必須要實(shí)現(xiàn)房子的基本功能。網(wǎng)格也是如此，建造網(wǎng)格需要依據(jù)網(wǎng)格的“結(jié)構(gòu)圖”——網(wǎng)格體系 結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)決定了網(wǎng)格系統(tǒng)由哪些模塊實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格的各個(gè)功能，模塊之間如何有機(jī)地組合成完整的網(wǎng)格系統(tǒng)。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)同樣功能的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)是各不相同 的，依據(jù)它們構(gòu)建的網(wǎng)格系統(tǒng)也是各不相同，以下就介紹已有的幾個(gè)網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)。
五層沙漏結(jié)構(gòu)是由伊安 ? 福斯特等提出的一種具有代表性的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，其影響十分廣泛，它的特點(diǎn)就是簡單，主要側(cè)重于定性的描述而不是具體的協(xié)議定義，容易從整體上進(jìn)行理解。在 五層沙漏體系結(jié)構(gòu)中，最基本的思想就是：以協(xié)議為中心，強(qiáng)調(diào)服務(wù)與API和SDK的重要性。
五層沙漏結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則就是要保持參與的開銷最小，即作為基礎(chǔ)的核心協(xié)議較少，類似于OS內(nèi)核，以方便移植。另外，沙漏結(jié)構(gòu)管轄多種資源，允許局部控制，可用來構(gòu)建高層的、特定領(lǐng)域的應(yīng)用服務(wù)，支持廣泛的適應(yīng)性。
五層沙漏結(jié)構(gòu)根據(jù)該結(jié)構(gòu)中各組成部分與共享資源的距離，將對(duì)共享資源進(jìn)行操作、管理和使用的功能分散在五個(gè)不同的層次，由下至上分 別為構(gòu)造層（Fabric）、連接層（Connectivity）、資源層（Resource）、匯聚層（Collective）和應(yīng)用層 （Application）。如圖2所示。
圖 2. 沙漏形狀的五層結(jié)構(gòu)
在五層結(jié)構(gòu)中，資源層和連接層共同組成了瓶頸部分，使得該結(jié)構(gòu)呈沙漏形狀。其內(nèi)在的含義就是各部分協(xié)議的數(shù)量是不同的，對(duì)于其最核 心的部分，要能夠?qū)崿F(xiàn)上層各種協(xié)議向核心協(xié)議的映射，同時(shí)實(shí)現(xiàn)核心協(xié)議向下層各種協(xié)議的映射，核心協(xié)議在所有支持網(wǎng)格計(jì)算的地點(diǎn)都應(yīng)該得到支持，因此核心 協(xié)議的數(shù)量不應(yīng)該太多，這樣核心協(xié)議就形成了協(xié)議層次結(jié)構(gòu)中的一個(gè)瓶頸。
為了便于理解，我們可以將該結(jié)構(gòu)這五層與廣為使用的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)進(jìn)行粗略的對(duì)比，如圖3所示。
圖 3. 五層沙漏結(jié)構(gòu)及其與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的對(duì)比
下面對(duì)五層的功能特點(diǎn)分別進(jìn)行描述。
（1）構(gòu)造層
構(gòu)造層的基本功能就是控制局部的資源，包括查詢機(jī)制（發(fā)現(xiàn)資源的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)等信息）、控制服務(wù)質(zhì)量的資源管理能力等，并向上提供訪 問這些資源的接口。構(gòu)造層資源是非常廣泛的，可以是計(jì)算資源、存儲(chǔ)系統(tǒng)、目錄、網(wǎng)絡(luò)資源以及傳感器等等。構(gòu)造層資源提供的功能越豐富，則構(gòu)造層資源可以支 持的高級(jí)共享操作就越多，例如如果資源層支持提前預(yù)約功能，則很容易在高層實(shí)現(xiàn)資源的協(xié)同調(diào)度服務(wù)，否則在高層實(shí)現(xiàn)這樣的服務(wù)就會(huì)有較大的額外開銷。
（2）連接層
連接層的基本功能就是實(shí)現(xiàn)相互的通信。它定義了核心的通信和認(rèn)證協(xié)議，用于網(wǎng)格的網(wǎng)絡(luò)事務(wù)處理。通信協(xié)議允許在構(gòu)造層資源之間交換 數(shù)據(jù)，要求包括傳輸、路由、命名等功能。在實(shí)際中這些協(xié)議大部分是從TCP/IP協(xié)議棧中抽取出的。認(rèn)證協(xié)議建立在通信服務(wù)之上，提供的功能包括：單一登 錄、代理、與局部安全方法的集成、基于用戶的信任機(jī)制。
（3）資源層
資源層的主要功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)資源的共享。資源層定義的協(xié)議包括安全初始化、監(jiān)視、控制單個(gè)資源的共享操作、審計(jì)以及付費(fèi)等。它忽略了全局狀態(tài)和跨越分布資源集合的原子操作。
（4）匯聚層
匯聚層的主要功能是協(xié)調(diào)多種資源的共享。匯聚層協(xié)議與服務(wù)描述的是資源的共性，包括目錄服務(wù)、協(xié)同分配和調(diào)度以及代理服務(wù)、監(jiān)控和 診斷服務(wù)、數(shù)據(jù)復(fù)制服務(wù)、網(wǎng)格支持下的編程系統(tǒng)、負(fù)載管理系統(tǒng)與協(xié)同分配工作框架、軟件發(fā)現(xiàn)服務(wù)、協(xié)作服務(wù)等。它們說明了不同資源集合之間是如何相互作用 的，但不涉及到資源的具體特征。
（5）應(yīng)用層
應(yīng)用層是在虛擬組織環(huán)境中存在的。應(yīng)用可以根據(jù)任一層次上定義的服務(wù)來構(gòu)造。每一層都定義了協(xié)議，以提供對(duì)相關(guān)服務(wù)的訪問，這些服務(wù)包括資源管理、數(shù)據(jù)存取、資源發(fā)現(xiàn)等。在每一層，可以將API定義為與執(zhí)行特定活動(dòng)的服務(wù)交換協(xié)議信息的具體實(shí)現(xiàn)。
4 開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)（Open Grid Services Architecture, OGSA）
OGSA包括兩大關(guān)鍵技術(shù)，即網(wǎng)格技術(shù)和Web Service技術(shù)，它是在五層沙漏結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合Web Service技術(shù)提出來的，解決了兩個(gè)重要問題——標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口的定義和協(xié)議的識(shí)別。以服務(wù)為中心是OGSA的基本思想，在OGSA中一切都是服務(wù)。這 一結(jié)構(gòu)的意義就在于它將網(wǎng)格從科學(xué)和工程計(jì)算為中心的學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，擴(kuò)展到更廣泛的以分布式系統(tǒng)服務(wù)集成為主要特征的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)領(lǐng)域。
OGSA最基本的思想就是以“服務(wù)”為中心。在OGSA框架中，將一切抽象為服務(wù)，包括各種計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)、程序、數(shù)據(jù)庫等等，簡而言之，一切都是服務(wù)。這種觀念，有利于通過統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口來管理和使用網(wǎng)格。
OGSA定義了網(wǎng)格服務(wù)（Grid Service）的概念，網(wǎng)格服務(wù)是一種Web Service，該服務(wù)提供了一組接口，這些接口的定義明確并且遵守特定的管理，解決服務(wù)發(fā)現(xiàn)、動(dòng)態(tài)服務(wù)創(chuàng)建、生命周期管理、通知等問題。在OGSA中， 將一切都看作網(wǎng)格服務(wù)，因此網(wǎng)格就是可擴(kuò)展的網(wǎng)格服務(wù)的集合。網(wǎng)格服務(wù)可以以不同的方式聚集起來滿足虛擬組織的需要，虛擬組織自身也可以部分地根據(jù)他們操 作和共享的服務(wù)來定義。簡單地說，網(wǎng)格服務(wù)＝接口/行為＋服務(wù)數(shù)據(jù)。圖4是對(duì)網(wǎng)格服務(wù)的簡單描述。
圖 4. 網(wǎng)格服務(wù)示意圖
OGSA以服務(wù)為中心，具有如下好處：
網(wǎng)格中一切都是服務(wù)，通過提供一組相對(duì)統(tǒng)一的核心接口，所有的網(wǎng)格服務(wù)都基于這些接口實(shí)現(xiàn)，可以很容易地構(gòu)造出具有層次結(jié)構(gòu)的、更高級(jí)別的服務(wù)，這些服務(wù)可以跨越不同的抽象層次，以一種統(tǒng)一的方式來看待。
虛擬化也使得將多個(gè)邏輯資源實(shí)例映射到相同的物理資源上成為可能，在對(duì)服務(wù)進(jìn)行組合時(shí)不必考慮具體的實(shí)現(xiàn)，可以以底層資源組成為基礎(chǔ)，在虛擬組織中進(jìn)行資源管理。通過網(wǎng)格服務(wù)的虛擬化，可以將通用的服務(wù)語義和行為，無縫地映射到本地平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施之上。
網(wǎng)格技術(shù)（如Globus軟件包）和Web Service是OGSA的兩大支撐技術(shù)。
（1）Globus
Globus是已經(jīng)被科學(xué)和工程計(jì)算領(lǐng)域廣泛接受的網(wǎng)格技術(shù)解決方案。它是一種基于社團(tuán)的、開放結(jié)構(gòu)、開放源碼的服務(wù)的集合，也是支持網(wǎng)格和網(wǎng)格應(yīng)用的軟件庫。該工具包解決了安全、信息發(fā)現(xiàn)、資源管理、數(shù)據(jù)管理、通信、錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)以及可移植等問題。
與OGSA關(guān)系密切的Globus組件是GRAM網(wǎng)格資源分配與管理協(xié)議和門衛(wèi)（Gate Keeper）服務(wù)，它們提供了安全可靠的服務(wù)創(chuàng)建和管理功能，元目錄服務(wù)通過軟狀態(tài)注冊(cè)、數(shù)據(jù)模型以及局部注冊(cè)來提供信息發(fā)現(xiàn)功能，GSI（Grid Security Infrastructure網(wǎng)格安全架構(gòu)）支持單一登陸點(diǎn)、代理和信任映射。這些功能提供了面向服務(wù)結(jié)構(gòu)的必要元素，但是比OGSA中的通用性要小。
（2）Web Service
Web Service是一種標(biāo)準(zhǔn)的存取網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的框架。XML協(xié)議相關(guān)的工作是Web Service的基礎(chǔ)。Web Service中幾個(gè)比較重要的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是SOAP（Simple Object Access Protocol，簡單對(duì)象訪問協(xié)議）、WSDL（Web Service Description Language，Web服務(wù)描述語言）、WS-Inspection、UDDI（Universal Description， Discovery & Integration，統(tǒng)一的描述、發(fā)現(xiàn)與集成）。SOAP是基于XML的RPC（Remote Process Call，遠(yuǎn)程進(jìn)程調(diào)用）協(xié)議，用于描述通用的WSDL目標(biāo)。通過將SOAP進(jìn)行擴(kuò)展支持Web Service框架的安全性。WSDL用于描述服務(wù)，包括接口和訪問的方法，復(fù)雜的服務(wù)可以由幾個(gè)服務(wù)組成，它是Web Service的接口定義語言。WS-Inspection給出了一種定義服務(wù)描述的慣例，包括一種簡單的XML語言和相關(guān)的管理，用于定位服務(wù)提供者公 布的服務(wù)。而UDDI則定義了Web Service的目錄結(jié)構(gòu)。
OGSA符合標(biāo)準(zhǔn)的Web Service框架。Web Service解決了發(fā)現(xiàn)和激活永久服務(wù)的問題，但是在網(wǎng)格中有大量的臨時(shí)服務(wù)，因此OGSA對(duì)Web Service進(jìn)行了擴(kuò)展，提出了網(wǎng)格服務(wù)（Grid Service）的概念，使得它可以支持臨時(shí)服務(wù)實(shí)例，并且能夠動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和刪除。
表1列出了網(wǎng)格服務(wù)的接口，其中只有GridService接口是必須的，而其他的接口都是可選的。每個(gè)接口定義了一些操作，這些 操作通過交換定義好的一系列消息來激活。網(wǎng)格服務(wù)接口和WSDL的portTypes相對(duì)應(yīng)，網(wǎng)格服務(wù)提供portTypes的集合，包括一些與版本有關(guān) 的附加信息，在網(wǎng)格服務(wù)中用serviceType來描述，serviceType是OGSA定義的WSDL的擴(kuò)展元素。
| PortType | 操作 | 描述 |
|---|---|---|
| GridService | FindServiceData | 查詢網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例的各種信息，包括基本的內(nèi)部信息、大量關(guān)于每個(gè)接口的信息以及與特定服務(wù)有關(guān)的信息。 |
| SetTerminationTime | 設(shè)置并得到網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例的終止時(shí)間。 | |
| Destroy | 終止網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例。 | |
| NotificationSource | SubscribeToNotificationTopic | 根據(jù)感興趣的消息類型和內(nèi)容說明，相關(guān)事件的通知發(fā)送者進(jìn)行登記。 |
| UnSubscribeToNotificationTopic | 取消登記。 | |
| NotificationSink | DeliverNotification | 異步發(fā)送消息。 |
| Registry | RegisterService | 網(wǎng)格服務(wù)句柄的軟狀態(tài)注冊(cè)。 |
| UnRegisterService | 取消注冊(cè)的網(wǎng)格服務(wù)句柄。 | |
| Factory | CreateService | 創(chuàng)建新的網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例。 |
| PrimaryKey | FindByPrimaryKey | 返回根據(jù)特定鍵值創(chuàng)建的網(wǎng)格服務(wù)句柄。 |
| DestroyByPrimaryKey | 撤銷特定鍵值創(chuàng)建的網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例。 | |
| HandleMap | FindByHandle | 返回與網(wǎng)格服務(wù)句柄相聯(lián)系的網(wǎng)格服務(wù)實(shí)例。 |
5 Web服務(wù)資源框架（Web Service Resource Framework，WSRF）
在OGSA剛提出不久，GGF及時(shí)推出了OGSI（Open Grid Services Infrastructure，開放網(wǎng)格服務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu)）草案，并成立了OGSI工作組，負(fù)責(zé)該草案的進(jìn)一步完善和規(guī)范化。OGSI是作為OGSA核心規(guī)范 提出的，其1.0版于2003年7月正式發(fā)布。OGSI規(guī)范通過擴(kuò)展Web服務(wù)定義語言WSDL和XML Schema的使用，來解決具有狀態(tài)屬性的Web服務(wù)問題。它提出了網(wǎng)格服務(wù)的概念，并針對(duì)網(wǎng)格服務(wù)定義了一套標(biāo)準(zhǔn)化的接口，主要包括：服務(wù)實(shí)例的創(chuàng)建、 命名和生命期管理、服務(wù)狀態(tài)數(shù)據(jù)的聲明和查看、服務(wù)數(shù)據(jù)的異步通知、服務(wù)實(shí)例集合的表達(dá)和管理、以及一般的服務(wù)調(diào)用錯(cuò)誤的處理等。
OGSI通過封裝資源的狀態(tài)，將具有狀態(tài)的資源建模為Web服務(wù)，這種做法引起了“Web服務(wù)沒有狀態(tài)和實(shí)例”的爭議，同時(shí)某些 Web服務(wù)的實(shí)現(xiàn)不能滿足網(wǎng)格服務(wù)的動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和銷毀的需求。OGSI單個(gè)規(guī)范中的內(nèi)容太多，所有接口和操作都與服務(wù)數(shù)據(jù)有關(guān)，缺乏通用性，而且OGSI規(guī) 范沒有對(duì)資源和服務(wù)進(jìn)行區(qū)分。OGSI使用目前的Web服務(wù)和XML工具不能良好工作，因?yàn)樗^多地采用了XML模式，比如xsd:any基本用法、屬性 等，這可能帶來移植性差的問題。另外，由于OGSI過分強(qiáng)調(diào)網(wǎng)格服務(wù)和Web服務(wù)的差別，導(dǎo)致了兩者之間不能更好地融合在一起。上述原因促使了WSRF （Web Service Resource Framework，Web服務(wù)資源框架）的出現(xiàn)。
WSRF采用了與網(wǎng)格服務(wù)完全不同的定義：資源是有狀態(tài)的，服務(wù)是無狀態(tài)的。為了充分兼容現(xiàn)有的Web服務(wù)，WSRF使用WSDL 1.1定義OGSI中的各項(xiàng)能力，避免對(duì)擴(kuò)展工具的要求，原有的網(wǎng)格服務(wù)已經(jīng)演變成了Web服務(wù)和資源文檔兩部分。WSRF推出的目的在于，定義出一個(gè)通 用且開放的架構(gòu)，利用Web服務(wù)對(duì)具有狀態(tài)屬性的資源進(jìn)行存取，并包含描述狀態(tài)屬性的機(jī)制，另外也包含如何將機(jī)制延伸至Web服務(wù)中的方式。
WSRF是一個(gè)服務(wù)資源的框架，是五個(gè)技術(shù)規(guī)范的集合，表2總結(jié)了這些技術(shù)規(guī)范。這些規(guī)范定義了以下方法：
Web服務(wù)資源可以與銷毀請(qǐng)求同步地或者通過提供基于時(shí)間的析構(gòu)（destruct）機(jī)制來銷毀，而且指定的資源特性可以被用來檢查和檢測(cè)Web服務(wù)資源的生存期；
Web服務(wù)資源的類型定義可以由Web服務(wù)的接口描述和XML資源特性文檔來組成，并且可以通過Web服務(wù)消息交換來查詢和更改Web服務(wù)資源的狀態(tài)；
如果Web服務(wù)內(nèi)部所包含的尋址或者策略信息變得無效或者過時(shí)，Web服務(wù)端點(diǎn)引用（Web服務(wù)尋址）可以被更新；
可以定義異構(gòu)的通過引用方式結(jié)合在一起的Web服務(wù)集合，不管這些服務(wù)是否屬于Web服務(wù)資源；
通過使用用于基本錯(cuò)誤的XML Schema類型以及擴(kuò)展這個(gè)基本錯(cuò)誤類型的規(guī)則應(yīng)用到Web服務(wù)中，使得Web服務(wù)中的錯(cuò)誤報(bào)告可以更加標(biāo)準(zhǔn)化。
| 名稱 | 描述 |
|---|---|
| WS-ResourceLifeTime | Web服務(wù)資源的析構(gòu)機(jī)制。包括消息交換，它使請(qǐng)求者可以立即地或者通過使用基于時(shí)間調(diào)度的資源終止機(jī)制來銷毀Web服務(wù)資源。 |
| WS-ResourceProperties | Web服務(wù)資源的定義，以及用于檢索、更改和刪除Web服務(wù)資源特性的機(jī)制。 |
| WS-RenewableReferences | 定義了WS-Addressing端點(diǎn)引用的常規(guī)裝飾（a conventional decoration），該WS-Addressing端點(diǎn)引用帶有策略信息，用于在端點(diǎn)變?yōu)闊o效的時(shí)候重新找回最新版本的端點(diǎn)引用。 |
| WS-ServiceGroup | 連接異構(gòu)的通過引用的Web服務(wù)集合的接口。 |
| WS-BaseFaults | 當(dāng)Web服務(wù)消息交換中返回錯(cuò)誤的時(shí)候所使用的基本錯(cuò)誤XML類型。 |
WSRF規(guī)范是針對(duì)OGSI規(guī)范的主要接口和操作而定義的，它保留了OGSI中規(guī)定的所有基本功能，只是改變了某些語法，并且使用了不同的術(shù)語進(jìn)行表達(dá)。表3給出了OGSI各項(xiàng)功能和WSRF規(guī)范的映射關(guān)系。
| OGSI | WSRF |
|---|---|
| Grid Service Reference | WS-Addressing Endpoint Reference |
| Grid Service Handle | WS-Addressing Endpoint Reference |
| HandleResolver portType | WS-RenewableReferences |
| Service data defn & access | WS-ResourceProperties |
| GridService lifetime mgmt | WS-ResourceLifeCycle |
| Notification portTypes | WS-Notification |
| Factory portType | Treated as a pattern |
| ServiceGroup portTypes | WS-ServiceGroup |
| Base fault type | WS-BaseFaults |
WSRF使Web服務(wù)體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了以下兩點(diǎn)演變：提供了傳輸中立機(jī)制來定位Web服務(wù)；提供獲取已發(fā)布服務(wù)的信息機(jī)制集，具體的信息包括WSDL描述、XML模式定義和使用這項(xiàng)服務(wù)的必要信息。
和OGSA的最初核心規(guī)范OGSI相比，WSRF具有以下五個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：
（1）融入Web服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)更全面地?cái)U(kuò)展了現(xiàn)有的XML標(biāo)準(zhǔn)，在目前的開發(fā)環(huán)境下，使其實(shí)現(xiàn)更為簡單。
（2）OGSI中的術(shù)語和結(jié)構(gòu)讓W(xué)eb服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)組織感到困惑，因?yàn)镺GSI錯(cuò)誤地認(rèn)為Web服務(wù)一定需要很多支撐的構(gòu)建。WSRF通過對(duì)消息處理器和狀態(tài)資源進(jìn)行分離來消除上述隱患，明確了其目標(biāo)是允許Web服務(wù)操作對(duì)狀態(tài)資源進(jìn)行管理和操縱。
（3）OGSI中的Factory接口提供了較少的可用功能，在WSRF中定義了更加通用的WS-Resource Factory模式。
（4）OGSI中的通知接口不支持通常事件系統(tǒng)中要求的和現(xiàn)存的面向消息的中間件所支持的各種功能，WSRF中規(guī)范彌補(bǔ)了上述的不足，從廣義角度來理解通知機(jī)制，狀態(tài)改變通知機(jī)制正是建立在常規(guī)的Web服務(wù)的需求之上。
（5）OGSI規(guī)范的規(guī)模非常龐大，使讀者不能充分理解其內(nèi)容，以及明確具體任務(wù)中所需的組件。在WSRF中通過將功能進(jìn)行分離，使之簡化并拓展了組合的伸縮性。
作為OGSA最新核心規(guī)范的WSRF，它的提出加速了網(wǎng)格和Web服務(wù)的融合，以及科研界和工業(yè)界的接軌。OGSA和WSRF目前 都處于不斷的發(fā)展變化之中。2004年6月，OGSA 1.0版本發(fā)布，闡述了OGSA與Web服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系，同時(shí)給出了不同的OGSA應(yīng)用實(shí)例。OGSA 2.0版本于2005年6月發(fā)布，WSRF 1.2也于2006年4月3日被批準(zhǔn)為OASIS標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)于WSRF本身而言，由于其提出不久，其規(guī)范還有待在實(shí)踐中得到進(jìn)一步應(yīng)用證明，并逐步得到完善?；贠GSA和WSRF的服務(wù)網(wǎng)格平臺(tái)和規(guī)范協(xié)議，將最終成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，所有的應(yīng)用都將在網(wǎng)格的基礎(chǔ)平臺(tái)上得以實(shí)施。
網(wǎng)格計(jì)算的架構(gòu)決定于網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，但不管采用何種體系結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格都必須具備資源管理、信息管理、數(shù)據(jù)管理、服務(wù)質(zhì)量保證、安全等基本的功能模塊。關(guān)于這些基本的功能模塊，我們將在以后的文章中作進(jìn)一步闡述，以使讀者對(duì)網(wǎng)格有較為全面的理解。
學(xué)習(xí)
- Fran Berman，Geoffrey Fox 和 Tony Hey，“Grid Computing: Making The Global Infrastructure a Reality”，John Wiley and Sons，2003年8月8日，P747-771?？梢栽?amazon.com 的 http://www.amazon.com/exec/obidos/asin/0470853190/ 上找到它。
- Ian Foster，“What is The Grid? A Three Point Checklist”，GRIDToday，2002年7月20日。
- Ian Foster and Carl Kesselman，eds.，“The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure”，San Francisco：Morgan Kaufmann，1999?？梢栽?amazon.com 的 http://www.amazon.com/Grid-Blueprint-New-Computing-Infrastructure/dp/1558604758 上找到它。
- Ian Foster 和 Carl Kesselman，Jeffrey M. Nick 和 Steven Tuecke，“Grid Services for Distributed System Integration”，Computer，2002，35(6)，P 37-46。
- Ian Foster，Carl Kesselman，Jeffrey M. Nick 和 Steven Tuecke，“The Physiology of Grid: An Open Grid Services Architecture for Distributed Systems Integration”，2002年1月。
- Ian Foster，Carl Kesselman 和 Steven Tuecke，“The Anatomy of the Grid: Enabling Scalable Virtual Organizations”，International J. Supercomputer Applications，2001，15 (3)，P200-222。
- 參閱可擴(kuò)展標(biāo)記語言（XML）規(guī)范：Extensible Markup Language (XML) 1.0 (Third Edition)
- 請(qǐng)參閱 developerWorks 網(wǎng)站技術(shù)文章： From Open Grid Services Infrastructure to WS-Resource Framework: Refactoring & Evolution（英文），2004年3月。
- Globus 概覽： Globus Overview of the Grid Security Infrastructure [DB/OL]
- 網(wǎng)格計(jì)算簡史： The Evolution of the Grid
- OGSA： The Open Grid Services Architecture, Version 1.0
- 請(qǐng)參閱 developerWorks 網(wǎng)站技術(shù)文章： Web 服務(wù)資源框架 The WS-Resource Framework（英文）
- Web 服務(wù)定義語言： Web Service Definition Language (WSDL)
- GGF的OGSA工作組： https://forge.gridforum.org/projects/ogsa-wg
- Globus項(xiàng)目： http://www.globus.org
- 請(qǐng)?jiān)L問 developerWorks 中國網(wǎng)站 網(wǎng)格計(jì)算專區(qū)，這里有豐富的信息，可以幫助您使用網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)來開發(fā)應(yīng)用程序。
