[发明专利]基于组件的网格中间件互交互方法

说明书

技术领域

基于组件的网格中间件互交互方法属于分布式技术与系统领域，尤其涉及高性能网格计算技术领域。

背景技术

现代科学研究中人们求解问题的领域在不断扩大，问题的复杂程度、规模都在不断扩大，尤其是高端科技领域，如高能物理，生物信息学等。解决这些问题所需要的计算能力也在大幅度提高。单独的PC或者工作站已经不能满足计算需求。随着计算机和网络技术的迅猛发展，很多组织和科研单位都拥有计算能力很强的超级计算机，如集群、并行计算机等。但这些机器往往因为只是孤立的为本单位服务而没有充分发挥作用，在大部分时间处于空闲状态。因此，打破地域的限制，协同使用在网络上广泛分布的各类资源已成为新的要求。网格技术的提出和发展正是为了满足上述这种要求，其目标是实现网格虚拟环境上异构资源的共享和协同工作，消除信息孤岛和资源孤岛。

为了能方便透明的访问网格资源，不同的学术研究组织和公司开发了许多网格中间件。中间件是介于网络层和应用层之间的软件层，它能提供辨识、确认、授权、目录和安全等服务。中间件不仅仅实现互连，还要实现应用之间的互操作。它是基于分布式处理的软件，最突出的特点是其网络通信功能。网格中间件还应具有如下特点：满足大量应用的需要；运行于多种硬件和操作系统平台；支持分布式计算，提供跨网络、硬件和操作系统平台的透明性的应用或服务的交互；支持标准的协议；支持标准的接口。

然而，在今天的网格领域，不同的应用根据自己的需要开发自己的网格中间件，一些通用中间件之间也缺乏一个统一的标准。不同中间件之间无法互交互，网格中间件的不统一在一定程度上造成了更大的信息孤岛。为了消除这种由网格中间件所带来的信息孤岛，不同网格中间件之间的互交互变得越来越重要。互交互包括两层含义：语法上的互交互——不同的中间件根据一个统一的标准来互相交换信息；语义上的互交互——不同的中间件将交换的信息进行解析，理解并适用这些信息。

要达到语法和语义的互交互存在许多的难点和问题：

·缺乏一个统一的网格标准。到目前为止，网格界没有一个统一的标准。即使提出了一些标准，如OGSA，JSDL，但是这些标准并没有被所有的网格团体所接受。当前的网格中间件并没有完全支持这些标准。

·网格实现的多样性。即使有了诸如OGSA和JSDL的标准，这些标准的实现没有一个统一的规范。不同的网格中间件对同一个标准的实现是不同的。

·缺乏一个通用的解决方案。目前的网格互交互解决方案都是针对特定的网格中间件提出的。这种方法虽然在一定程度上解决了网格中间件的互交互，但是并不是一个通用的方法。比如，UNICORE和Globus合作，让用UNICORE和Globus构建的网格能够互通，但是如果出现新的网格中间件需要和原有的系统交互，那么需要重新设计原有的系统使其能够兼容新的中间件。

由于存在上述难点，工业界和学术界都花了很大的人力物力研究网格的互交互问题。欧盟UNICORE项目和美国Globus项目合作，设计一个能够使UNICORE和Globus互相交互的网格互交互框架，著名网格中间件Condor也实现了和OGSA的互交互，还有诸如ALiEn-EDG，WorldGrid等项目。但是这些网格互交互项目都是对特定的两个或多个网格中间件实现互交互。目前所有这些项目的做法都是在自己的网格中间件中加入需要互交互的其他网格中间件的驱动程序，通过这种方式来实现互交互。这种互交互的实现方式存在这显而易见的缺点。当有新的网格中间件出现时，所有的已有的网格中间件都需要实现原有系统和新中间件交互的驱动模块，同时新的中间件也需要实现对现有中间件的交互模块。这并不是一个通用的解决互交互的方法。

Grid Component Model(GCM)是一个轻量级的易于开发网格应用的组件模型。GCM将Fractal组件模型作为基础。GCM将接口与实现分离，实现了高可扩展性。一个标准的GCM组件模型包含：

·内容：组件内容是由组件控制器控制的一个抽象实体。一个组件的内容由子组件和子组件的绑定构成。他是一个递归的结构。

·控制器：控制器包含了组件的各种控制功能。组件的控制器可以对组件执行任何控制操作。

·服务端接口：接收操作指令的组件接口。

·客户端接口：发出操作指令的组件接口。

·功能接口：组件的功能接口实现组件的具体功能。

·控制接口：非功能方面的任何接口称之为控制接口。