校園網(wǎng)格系統的研究與設計

摘要：隨著(zhù)校園網(wǎng)絡(luò )資源的快速增長(cháng)，為實(shí)現資源共享，最大限度地避免了“信息孤島”的局限性，結合黃淮學(xué)院校園網(wǎng)資源現狀及管理需求。設計了面向服務(wù)的校園網(wǎng)格系統拓撲結構，構建了面向服務(wù)的層次系統架構及服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)模型，為用戶(hù)提供統一透明的網(wǎng)格服務(wù)。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)格；校園網(wǎng)格；資源共享；OGSA；拓撲

隨著(zhù)教育信息化的深入和因特網(wǎng)的發(fā)展，校園網(wǎng)上的教學(xué)資源越來(lái)越豐富，而網(wǎng)絡(luò )資源也呈幾何級數增長(cháng)。而校園網(wǎng)絡(luò )中心或計算中心對各院系的現有資源缺乏有效的整合和管理。使得各種單一資源利用率相對較低，很難實(shí)現校園網(wǎng)內的資源充分共享與協(xié)同工作。
網(wǎng)格的出現為實(shí)現網(wǎng)絡(luò )資源共享提供了技術(shù)支持。網(wǎng)格是一種將地理上分布的、異構的計算及存儲資源和設備通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái)。形成高性能的計算環(huán)境，從而實(shí)現廣泛資源共享的新技術(shù)。校園網(wǎng)格與一般的計算網(wǎng)格、信息網(wǎng)格不同，其資源提供者是各院系、部的各類(lèi)資源，包括集群、數據庫、高性能計算機、個(gè)人PC機、存儲設備等。用戶(hù)一般是學(xué)校的教職員工和學(xué)生。他們通過(guò)校園網(wǎng)格共享計算、信息、存儲、專(zhuān)家、數據、教學(xué)等資源。因此，網(wǎng)格技術(shù)在校園網(wǎng)中的應用使得校園網(wǎng)的資源能夠在更大范圍內共享，極大地改變現有校園網(wǎng)的應用現狀。

1 網(wǎng)格技術(shù)簡(jiǎn)介
1．1 數據網(wǎng)格
數據網(wǎng)格是一種面向大型分布式數據存儲和處理的網(wǎng)格，它將全球范圍內分布的、異構的存儲和數據資源通過(guò)高性能網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái)，并提供相關(guān)機制使用戶(hù)能夠透明地訪(fǎng)問(wèn)和處理大型分布式數據集。數據網(wǎng)格研究聚集于大型分布式數據的存儲和管理、傳輸、數據訪(fǎng)問(wèn)的優(yōu)化、數據可靠性與可獲取性，以及計算資源的調度等。數據網(wǎng)格的主要目標就是為分布式的數據密集型的應用程序提供服務(wù)以及基礎設施，因此數據網(wǎng)格必須提供一組安全的高性能的協(xié)議用來(lái)保證大型數據集的傳輸，以及確保數據能夠根據用戶(hù)的需要在全網(wǎng)范圍內復制、分發(fā)。
1．2 元數據
元數據是描述數據的數據，是關(guān)于數據的結構化數據。它用于描述數據的內容、覆蓋范圍、質(zhì)量、管理方式、數據的所有者、數據的提供方式等信息，是數據與數據用戶(hù)之間的橋梁。

2 校園網(wǎng)格設計
2．1 設計目標
隨著(zhù)校園網(wǎng)絡(luò )資源的快速增長(cháng)，校園網(wǎng)絡(luò )內形成了越來(lái)越多的信息孤島。一方面是用戶(hù)對網(wǎng)絡(luò )資源的需求，而另一方面大量網(wǎng)絡(luò )資源不能得到有效的使用。校園數據網(wǎng)格系統就是為了解決此矛盾而提出來(lái)的。它可以很好地實(shí)現異構數據的統一訪(fǎng)問(wèn)和數據共享，充分利用網(wǎng)絡(luò )的存儲資源，為科學(xué)研究和協(xié)同學(xué)習提供一個(gè)廣闊的資源平臺。校園數據網(wǎng)格系統主要實(shí)現目標如下：1)統一、透明的訪(fǎng)問(wèn)接口：校園數據網(wǎng)格系統為用戶(hù)提供一個(gè)一致的、方便的訪(fǎng)問(wèn)資源方法；2)為用戶(hù)提供高效的數據訪(fǎng)問(wèn)：使用復制技術(shù)在網(wǎng)格系統中產(chǎn)生多個(gè)數據副本，以平衡系統負載，提高數據訪(fǎng)問(wèn)的響應時(shí)間和系統的容錯性；3)統一的資源命名：采用全局統一的命名機制來(lái)訪(fǎng)問(wèn)和操作數據，給用戶(hù)提供一個(gè)全局統一視圖，方便用戶(hù)對資源的管理和操作；4)資源定位的透明性：系統通過(guò)副本目錄元信息和存儲資源代理來(lái)完成資源的定位以及對資源的操作；5)靈活性和容錯性：系統采用局部自治，全局協(xié)調的結構；6)安全性：通過(guò)有效的安全機制保障系統的數據安全。
2．2 校園數據網(wǎng)格系統的結構設計
校園數據網(wǎng)格系統是基于校園網(wǎng)的現有資源構建的，該系統具有分布式、層次式的體系結構，既避免了集中式管理帶來(lái)的系統瓶頸問(wèn)題，也有效解決了對于資源的統一管理問(wèn)題。如圖1所示，該系統主要由2部分構成：元信息管理和存儲資源代理。元信息管理主要為系統功能的實(shí)現提供元信息支持。存儲資源代理主要完成數據的訪(fǎng)問(wèn)和操作。在系統的每個(gè)自治內部署存儲資源代理以實(shí)現自治域系統的功能。用戶(hù)可以通過(guò)存儲資源代理透明的訪(fǎng)問(wèn)各種資源而不必關(guān)心底層的物理操作。通過(guò)存儲資源代理和元信息管理為用戶(hù)提供一個(gè)統一、透明的訪(fǎng)問(wèn)方式，實(shí)現所需功能。用戶(hù)請求存儲資源代理，通過(guò)存儲資源代理和元信息管理的交互獲取所需元信息，并調度到合適的資源來(lái)實(shí)現訪(fǎng)問(wèn)、修改以及數據傳輸等操作。