网格技术与应用

2024-07-21

网格技术与应用（精选10篇）

网格技术与应用篇1

当今计算机网络已成为人们工作、生活不可或缺的一部分，计算机网络特别是Internet的出现使人类文明进入了一个新时代，它不仅使人们从日常繁杂的事务性工作中解脱出来，而且大大提高了劳动生产率。

一、网格技术出现的背景

因特网(Internet)始建于上世纪60年代，从60年代至80年代，互联网的典型应用是收发电子邮件、传输文件、发布文字新闻及言论等，我们称之为第一代互联网。进入20世纪90年代后，欧洲高能物理研究中心发明了超文本格式，把分布在网上的文件链接在一起。这样用户只要在图形界面上点击鼠标，就能从一个网页跳到另一个网页，不仅可以看到文字信息，而且可以欣赏到丰富多彩的图片、声音、动画等多媒体信息。这个阶段的互联网被称作环球网(又叫万维网)，它用超文本和多媒体技术改造了第一代互联网，被称为第二代互联网。第二代互联网虽然比第一代互联网先进了许多，但它也暴露出了严重的弱点。一方面，由于Internet在早期缺乏规划，造成了IP地址分配“贫富不均”的现象，将严重制约互联网的发展。另一方面，互联网上的信息未经过有效的规范和整理，使用起来非常不方便。

克服第二代互联网所暴露问题的一个角度就是发展网格技术，来更好地管理网上的资源，将之虚拟成为一个空前强大的一体化信息系统，在动态变化的网络环境中，共享资源和协同解决问题，从而让用户从中享受可灵活控制的、智能的、协作式的信息服务，并获得前所未有的使用方便性和超强能力。

二、网格的发展历史

网格的思想早在1960年就被提出来了，但对网格的大规模研究只是近十年的事。以超级计算机为中心的计算模式存在明显的不足，超级计算机虽然是一台处理能力强大的巨无霸，但它造价极高。通常只有一些国家级的部门，如航天、气象等部门才有能力配置这样的设备。随着人们日常工作遇到的商业计算越来越复杂，人们越来越需要数据处理能力更强大的计算机。然而，超级计算机的价格阻止了它进入普通人的工作领域。于是，人们开始寻找一种造价低廉而数据处理能力超强的计算模式，最终科学家们找到了答案———网格计算。

网格技术是近年来国际上信息技术领域的热门课题。因此目前许多组织开发了支持网格计算的系统。我国同世界其他各国政府一样，为大幅度地提高我国的综合国力和国际竞争能力，对于网格的建设也十分关注，同时在网格计算方面做了大量基础性和前瞻性研究工作，并在863专项中提出了具体的目标，专项确立了“战略与系统综合研究”、“高性能计算机”、“网格结点”、“网格软件”和“应用网格”五个方面的课题。

三、网格的概念

网格就是一个集成的计算与资源环境，能够吸纳各种计算资源，并将它们转化成一种随处可得的、可靠的、标准的、经济的计算能力。除了各种类型的计算机，这里的计算资源还包括网络通信能力、数据资料、仪器设备，甚至是人等各种相关的资源。基于网格的问题求解就是网格计算，其应用包括分布式计算、高吞吐量计算、协同工程和数据查询等诸多功能。

网格是借鉴电力网的概念提出来的，网格的最终目的是希望用户在使用网格计算能力时，就如同现在使用电力一样方便。我们在使用电力时，不需要知道它是从哪个地点的发电站输送出来的，也不需要知道该电力是通过什么样的发电机产生的。不管是水力发电，还是通过核反应发电，我们使用的是一种统一形式的“电能”。网格也希望给最终的使用者提供的是与地理位置无关、与具体的计算设施无关的通用的计算能力。

清华大学李三立院士将网格与宽带网络作了比较，他说“将先进计算基础设施(即网格)与信息高速公路(宽带网络)相比较，可以说，信息高速公路是信息传输和获取的信息基础设施;而先进计算基础设施则是信息处理的信息基础设施。虽然，国内外都有不断把信息高速公路扩充频带宽度、改进路由器性能的计划;但是，国外科学家认为:真正的下一代信息基础设施是先进计算基础设施。它将使以计算机为主体的信息处理发生根本性的变化。”

四、网格技术的应用领域

为什么需要网格?因为网格有非常广泛的应用领域。一旦建立起网格，就可以开展许多以前无法进行的工作和研究。

（一）在科学计算领域，网格计算可以在以下几个方面得到广泛应用。

1.分布式超级计算。网格计算可以把分布式的超级计算机集中起来，协同解决复杂的大规模的问题。使大量闲置的计算机资源得到有效的组织，提高了资源的利用效率，使用户的需求得到了及时满足。

2.高吞吐率计算。网格技术能够十分有效地提高计算的吞吐率，它利用CPU的周期窃取技术，将大量空闲的计算机的计算资源集中起来，提供给对时间不太敏感的问题，可作为计算资源的重要来源。

3.数据密集型计算。数据密集型的问题的求解往往同时产生很大的通讯和计算需求，需要网格能力才可以解决。如高能物理实验、数字化天空扫描、气象预测等都是数据密集型问题，网格可以在这类问题的求解中发挥巨大的作用。

（二）在社会经济生活领域，网格可以在如下领域得到应用。

1.基于广泛信息共享的人与人交互。原来人与人的交互受到地理位置、交互能力、共享对象，等等许多条件的限制。比如一个国际会议往往需要许多人在旅途上消耗大量的时间，如果每个人都可以在自己的工作地点，与参加会议的其他人员在一个虚拟的共享空间中进行交互，共同讨论问题，可以产生面对面的效果，无疑将会是十分理想的。网格的出现更加突破了人与人之间地理界线的限制，使得科技工作者之间的交流更加方便，从某种程度上可以说实现人与人之间的智慧共享。

2.更广泛的资源贸易。随着大型机的性能的提高和微机的更加普及，及其资源的闲置的问题也越来越突出，网格技术能够有效地组织这些闲置的资源，使得有大量的计算需求的用户能够获得这些资源，资源的提供者的应用也不会受到太大的干扰。需要计算能力的人可以不必购买大的计算机，只要根据自己的任务的需求，向网格购买计算能力就可以满足计算需求。除了计算资源，包括贵重仪器、程序、数据、信息、文化产品，等等，各种资源都可以在贸易的基础上广泛使用。

网格是一种面向问题和应用的技术，随着网格技术的不断完善和应用领域的不断扩展，网格可以在更多领域得到应用，如银行、航空、石油、气象、电子商务、远程教育、生命科学，等等。

网格技术仅仅是许多技术中的一种，它的出现不是要取代现有的技术，而更多的是对现有技术的补充。《福布斯》杂志预测，网格技术将在3、4年后进入迅速发展时期，在2020年网格技术产业年产值将达到20万亿美元。网格，一个更好应用的网络，其前景广阔，让我们共同迎接网格时代的到来。

参考文献

[1]许乐平.计算机信息技术基础[M].南京:东南大学出版社, 2003.

[2]胡存生.计算机网络基础[M].西安:电子工业出版社, 2004.

[3]都志辉, 陈渝, 刘鹏.网格计算[M].北京:清华大学出版社, 2002:3-5.

[4]许文韬.网格技术综述.微型电脑应用[J].2002, (18) :62-64.

[5]全球网格论坛.http://www.gridforum.org.

网格技术与应用篇2

【摘要题】数字图书馆论坛

【关键词】网格技术/因特网/数字图书馆

1 网格技术的特点及其意义

网格(Grid)是近年来兴起的一种前沿信息技术，是互联网信息技术发展的新趋势。它的思想来源于电力网格，目的是将计算能力和信息资源象电力网一样通过网络形式方便地传送到用户中。网格是高性能计算机、数据资源、因特网三种技术的有机组合和发展，它把分布在各地的各种计算机连接起来，进行资源共享。美国网格项目的负责人之一伊安・福斯特在他所主编的题为《网格：21世纪信息技术基础设施的蓝图》一书认为：“网格就是构筑在互联网上的一组新兴技术。它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为科技人员和普通用户提供更多的资源、功能和交互性。互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等通信功能，而网格的功能则更多和更强，能让人们透明地使用计算、存储等其他资源。”因此，网格是一个一致、开放、标准的计算环境的信息基础设施，支持聚合地理上广泛分布的高性能计算资源、大容量数据和信息存储资源、软件和应用系统、高速测试和获取系统、以及人力等各种资源的合作问题求解系统的构造。

网格的根本特征是资源共享。它把整个网络整合成一台巨大的超级虚拟计算机，实现各种资源的全面共享。目前因特网上各种信息资源由于分散在不同的地方，要进行资源共享十分困难，并且利用效率比较低。网格则可以实现互联网上所有资源包括硬软件资源、计算资源、存储资源、通信资源、信息资源、知识资源等的全面连通，通过网格系统进行利用，使网络信息资源能充分利用，从而发挥网络信息资源的价值。

网格是因特网应用的新发展。有人把网格看成是未来的互联网技术，是继因特网之后的第三次互联网浪潮，是“下一代因特网”、“新一代Web”等。因特网实现了计算机硬件、网页等的联想，而网格的性能比因特网具有更强的功能：首先，网格比因特网具有更大的带宽，欧美的网格计划都使用更高速度的主干网。第二，网格上将有更多高性能计算机，它的计算速度、数据处理速度可以大幅度提高。第三，网格的体系结构将比因特网更能有效地利用网络信息资源。网格采用广域缓存技术，能够自动把用户最需要的信息放在离用户最近的服务器上。第四，网格将促进更多、更大规模的网络社区的出现，这些相互联结的社区最终构成一个庞大的网格社区。

网格将带来一场互联网的革命。互联网的作用是将各种计算机连结起来，而网格是将各种信息资源连结起来。互联网实现了计算机硬件的连通，Web实现了网页的连通，而网格试图实现互联网上所有资源的全面连通，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等。网格的应用将会遍及各个领域，从而给各行各业带来巨大的效益。正如IBM深度计算研究所所长比尔・普里布兰所说，网格和高性能计算机等信息技术的根本目的就是辅佐人类实现人与机器共生，从而解放人的大脑，提高社会的生产力。有人认为，美国70年代对因特网的研究导致了今天网络经济的繁荣，而现在对网格的研究可与当年的因特网研究相提并论，可以预料后的网格将如同今天的因特网一样，普及到国民经济和社会的各个领域，从而起到重大的作用。

网格将成为信息产业的新热点，从而带来许多机会和巨大的经济效益。据美国《福布斯》杂志的预测，网格技术将在达到高峰。如果网格技术能按预期的17%年增长率持续发展的话，那么，在将会形成一个年产值20万亿美元的大产业，将对世界社会经济产生巨大的影响。

2 网格技术的兴起和发展

网格技术是现代信息技术发展的必然产物。现代社会产生大量的数据和信息，而利用这些数据需要更大的计算能力，许多领域的计算和资源共享问题促使要利用分布在各地的计算机和信息资源，只有通过高速网络连接起来，才能共同完成有关的任务。网格可以连接广域范围内不同标准的异构“孤岛”，形成庞大的计算和信息共享体系。由于网格是因特网进一步的发展，因此它一经提出就受到世界各国的高度重视。

美国、欧洲、日本等国家都启动了大型网格研究计划。美国政府用于网格技术的基础研究经费则高达5亿美元。目前美国正规划实施一个宏大的网格计划“全球信息网格(GlobalInformationGrid)”，预计在20完成。美国国防部和欧洲能源机构等在三年前先后采用了网格技术，并得到了产业界的大力支持。英国政府已投资1亿英镑用来研制“英国国家网格(UKNationalGrid)”，将英国主要大学的超级计算机利用网格技术和高速宽带连接起来，并计划将这一系统面向企业用户开放。日本的NTTData计划进行一项网格计算试验，将有包括家庭、企业和学术机构的100万台计算机相联，其总处理能力将比现有的最快的超级计算机还要快5倍。许多信息产业界的企业也相继实施网格研究开发计划，如IBM公司正在研究一种能被多家科研单位和众多用户同时使用的超级计算机网格。5月，IBM与一家名为Butterfly.net的公司合作开发网络视频游戏平台――“蝴蝶网格(ButterflyGrid)”，使用了多台通过光纤连接的Linux服务器，采用分布式人工智能技术，支持无限用户数量以及数以百万用户同时在线的视频游戏。另外，Butterfly.net还计划推出相应的开发工具，供网格计算技术的开发商使用。蝴蝶网格的技术核心是网格计算，是真正意义上的第一个商用网格系统。206月，Sun公司推出网格引擎企业版软件，该软件提供了更高水平的控制能力和灵活性能拥有策略管理功能，允许多个小组根据公司确定的目标共享可用的计算资源，通过该软件Sun扩展了它对开放企业网格架构的理念，有关网格计算的开放方法排除了在异种环境中利用网格技术的障碍，继续强化了它在网格计算领域的领导地位，从而把网格计算技术推向了一个新的发展阶段。Microsoft也决定支持网格组织Globus企业建造和管理网格的计划。Microsoft的研究部门还参与了各项分布式计算研究项目，包括容错远程文件系统，以及建设分布式系统等。Compaq与加拿大PlatformComputing结盟，为用户提供完整的、集成的、开放的网络解决方案。Oracle在其最新版本的应用服务器中推出了全新的OraclePortal技术，是面向信息网格的新一代技术和解决方案。

网格技术在我国也开始引起重视，863计划已经启动了中国网格技术的研究，着手建立我国的国家高性能计算环境和国家信息网格，目前正在开

现代计算机网格技术应用问题探析篇3

关键词：网格技术；应用问题；超级计算机；数据处理

中图分类号：TP393.01 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 10-0000-02

一、网格技术起源

在一定程度上来说，一个事物的出现，必然是有所需求，网格技术的出现也是同样，也是由于时代的某种需求，或是由于大部分人的需求上升到时代的需求，网格技术才产生的，这个道理和现代项目开发有着相似的产生过程，首先是用户有所需求，接着才是项目的产生，项目组的成立，项目的具体实施等等，因此，网格技术的起源是和具体的需求联系起来的。

随着计算机技术的发展，数据处理能力开始不断提高，但是，与此同时，需要进行大规模计算处理的事务也增多起来，与数据处理能力相比，事务复杂性的增长要远远高于数据处理能力的增长，人们迫切需要进行大规模的数据处理，复杂的数据处理，尽管随着计算机技术的进步，计算机固件有所下降，但是，能够处理复杂过程的大规模计算的超级计算机价格仍然比較昂贵，绝大部分的人们还是用不起，可以说“旧时王谢堂前燕”，还没有“飞入寻常百姓家”，这也是必然的，目前的大规模处理计算机都是在一些技术发达、资金雄厚的大公司中，个人还普遍使用，其实，换个角度来思考，如果个人想用，花大量的资金买这样一台超级计算机也不是很划算，而且这种超级计算机的成本、维护费用，相当昂贵，都会是个人来担负，压力也是很大的。在这种情况下，人们需要使用廉价的计算机，或者是可以接受的价格的计算机，或是通过某种手段，将一些闲置的计算机资源利用起来，一起来处理某种大规模数据处理需要，这样，人们的需求产生了，网格技术就是在这种情况下，在这种需求下产生的，网格技术的产生是应技术时代的需求产生的。

二、网格技术原理

网格技术是在上个世纪90年代中期，应时代的需求，兴起的一种计算机技术，网格技术的核心概念来源于电力网格，而网格技术的实施目的也正是像电力使用方向看齐，追求的目标是，人们使用网格可以像使用电力一样，按需分配，随时可以用，达到这样的使用目标。网格技术与电力网格密切相关。网格技术的要求是，将数量很多的计算机联系起来，像网络上的格子一样，每个计算机既是单独的一个独立单位，又在一个系统中体现的是格子的作用，联系成一个整体，对外提供服务，这样就可以使很多闲置的计算机资源利用起来，达到单台或者是数量小的计算机群做不到的目标，这样，对于大规模的数据处理，就显得很具体也很方便，人们不必去购买价格昂贵的超级计算机，只需要将闲置的计算机构成网格，整体进行发挥作用，达到理想效果。网格技术改变了传统的人们使用计算机和Internet的概念，传统的人们使用网络技术和计算机，都是把他们作为信息交互的平台，通过网格技术，将他们作为计算机资源共享的平台，从机制上将他们从传统的运作方式上解脱出来，得到了更好、更宽的发展。

三、网格技术的应用

网格技术的应用很广泛，应用的领域都是和具体的需求联系起来的，都是为了解决小规模计算机无法解决的问题，网格技术的应用具体分为以下几个方面：

网格技术应用在超级计算机方面，这个也是网格技术最初兴起的缘由，网格技术就是为了解决超级计算机进行大规模数据处理的问题，人们购买不了超级计算机，需要某种可以替代超级计算机，价格相对便宜，而且实用的技术，网格技术就是起到了超级计算机在平常领域中的作用，满足了人们的具体需求，将大量的闲置的计算机资源充分利用起来，提高了资源的利用率，统一起来，对外提供服务，起到了良好的效果。

网格技术应用在大规模计算，这一方面的应用主要体现在吞吐率方面，单个计算机的吞吐率有限，而现代数据处理的需求又是大规模的，因此，发挥网格技术的吞吐率方面的作用，使人们可以大规模、批量的处理数据，体现的核心技术思想是，对CPU的处理周期进行窃取，绕过一些实时性要求比较高的需求，也就是对时间要求比较严格的需求，在其他一些需求或者是领域中广泛的进行应用，这方面的应用也越来越广泛，越来越受到人们的普遍中国重视。

网格技术应用在数据密集型领域，很多领域，例如航空，自动化技术都开始使用网格技术，这些领域对数据的特点是，相对比较密集，数据信息也比较庞大，平常的技术处理不了这种密集型的数据，网格技术可以解决这方面的问题，随着时代的进步，数据信息量的增多，各行各业都开始积累了大量的数据信息，可以说，未来一段时间之内，网格技术在数据密集型领域的应用还会越来越广泛，也会越来越具体。

网格技术应用在人与人之间的交互上面，网格技术更好的解决了因为地理、时间因素带来的限制，将全球的资源更好的结合起来，更好的共享出来，为人们提供服务，网格技术使人与人之间的距离变得更短，交流也越来越简便，可以说，网格技术，在一定程度上，网格技术缩小了人与人之间的距离，也是地球变得越来越小，联系却越来越密切。

网格技术应用在更广泛的资源共享方面，随着计算机技术的进步，计算机固件不断降价，处理能力不断提高，闲置的计算机资源相对却越来越多，网格技术有效的将这些闲置的计算机联系起来，同时，拥有这些闲置资源的用户不会受到很大的干扰，这是很难得的，这样，不仅可以帮助自身的用户解决自己的问题，同时，将闲置的资源共享出来，为更艰巨的任务，更大的目标服务，非常方便，这样人们不用去购买价格非常昂贵的超级计算机，只需要，购买一些价格相对比较便宜的资源共享费就可以，这样，就可以达到按需分配，人们需要使用网格技术资源的时候，可以像使用电力资源一样，随时可以用，按需分配，这样，极大的方便了人们的学习和工作生活。

四、网格技术和计算机网络面临的安全问题

根据ISO7498-2提出的安全服务，对网格技术和计算机网络相应的提出了网络安全需求。

（一）身份认证

身份认证必须做到准确无二义地将对方辨别出来。应该提供双向的认证，即互相证明自己的身份。在单机状态下身份认证主要可分为三种类型：意识双方共享某个秘密信息，如用户口令；二是采用硬件设备来生成一次性口令；三是根据人的生理特征，如指纹、声音来辨别身份。

（二）授权控制

授权控制是控制不同用户对信息访问权限，对授权控制的要求主要有：一致性，即控制没有二义性；统一性，对信息资源集中管理，同意贯彻安全策略；要求有审计功能，对所有授权记录可以审查；系统记录角色用户的使用轨迹。尽可能地提供细粒度的控制。

（三）数据加密

数据加密是最基本的保证通信安全的手段。目前加密技术主要有两大类：一类是基于对称密钥加密算法，也称为私钥算法；另一类是基于非对称密钥加密的算法，也称为公钥算法。

（四）抗抵赖性

接收方要确保对方不能够抵赖收到的信息是其发出的信息，而且不是被他人冒名、篡改过的信息。通常采用的方法是电子签名。

参考文献：

[1]王洪飞.网格计算的应用及发展前景[J].中国科技信息,2005,16

[2]郑琦,卢德利.浅析网格计算技术的应用与发展[J].广西轻工业,2009,9

网格技术与应用篇4

企业信息门户 (EIP) 是指在Internet或Intranet的环境下, 把各种应用系统、数据资源和互联网资源统一集到企业信息门户之下, 根据每个用户使用特点和角色的不同, 形成个性化的应用界面, 并通过对事件和消息的处理、传输把用户有机地联系在一起。信息门户就是以最小的成本, 实现对现有资源的最大程度开发利用。作为一个基于Web的系统, 企业信息门户系统实现了企业现有系统与资源的集成, 通过企业信息门户系统平台, 企业的信息资源从各部门相互独立、资源重复、沟通不畅的状况转变为一个面向员工、组织和决策者的整合系统。

在企业信息化建设过程中, 一方面企业需要通过信息化手段实现一体化管理、消除信息孤岛、节省成本, 另一方面各下级单位实际情况又存在差异, 一体化信息系统常常无法满足实际应用需求, 个性化需求迫切, 对于企业信息门户应用, 一体化管理与个性化应用的需求矛盾则更为突出。以下提出一种技术解决方案, 在实现信息门户的集团化统一应用、一体化管理的同时满足各单位个性化应用扩展需求。

2 企业信息门户应用需求

2.1 业务需求

1) 一体化应用需求:集团化的应用功能需求主要包括:信息网站及资源管理, 统一的门户标准及风格, 集团化应用系统单点登录、统一待办整合, 集团化协同应用管理功能等。

2) 个性化应用需求:在集团化应用功能基础上, 各分、子公司个性化应用需求主要包括:特色信息网站栏目, 特色信息展示, 自建系统单点登录、统一待办整合, 特色协同应用管理功能等。

3) 从信息门户应用方式上, 传统应用方式上面主要分为集中应用与分布式应用两种。两种应用方式根据系统特色的不同, 在企业信息化领域应用较广。

2.2 集中应用

由集团公司统一建立大集中信息门户, 用一套门户服务器 (应用服务器、数据库服务器) 来集成所有相关信息资源, 所有供电局及下属分支机构均通过访问该门户以获取信息。部署架构见图1.

1) 方案优点:

全省应用一套服务器, 相对投资较小;集团化应用, 保证上下一体门户标准化, 全网资源可以有效共享;系统及应用管理简便。

2) 方案缺点:

容错率低, 一旦服务器或中心网络出现故障系统即无法访问;服务器承载和网络流量远超普通业务系统, 系统性能较差;采用集团化应用, 个性化需求难以满足, 实施时间长, 难以同时满足多个供电局信息整合。

2.3 分布式应用

网公司和各供电局分别建设各自门户, 各个供电局门户按本供电局应用需求自行整合电局级别供信息, 在通过二次整合实现网公司级别信息整合, 部署架构如下图所示:

1) 方案优点:

建设周期短, 各分、子公司可以同时各自实施门户;各机构可以根据各自实际情况选择进行个性化应用开发;各机构只需在局域网内即可快速访问各自门户, 响应能力较好;

2) 方案缺点:

各分、子公司各自为阵, 集团企业无法实现一体化应用, 形成更大的信息孤岛;各分、子公司均需要投资建设, 存在重复投资;信息门户无法统一标准、规范;

2.4 问题分析

综上所述, 基于传统的集中应用或者分布式应用模式, 各有优缺点, 对于企业级信息门户既有集团化统一应用、一体化管理需求, 同时各分、子公司也有个性化应用扩展需求。不论是采用集中应用或者分布式应用均不能满足实际应用需求。

3 网格技术

网格技术是以网络为依托, 整合大量跨信息系统管理域、异构计算机资源形成一个虚拟的计算机集群, 为解决大规模的计算问题提供了一个模型。基于网格技术可以实现基于不同的平台、硬件/软件体系结构、位于不同的地理位置的计算机资源协同应用。

3.1 网格技术研究现状

我国高性能计算环境项目的目标是:建立一个计算资源广域分布、支持异构特性的计算网格示范系统, 通过Internet把我国的8个高性能计算中心连接起来, 进行统一的资源管理、信息管理和用户管理, 并在此基础上开发多个需要高性能计算能力的网格应用系统。

国内外, 网格技术在高性能计算、信息资源共享等方面应用都已较为成熟, 网格在解决大规模计算及资源共享等方面发挥着重大作用, 在企业信息化领域引入网格技术, 借助网格技术实现异构平台资源共享、跨地域协同应用等技术特点, 结合企业信息门户信息集成、个性化定制等技术特点, 对于企业级信息门户既有集团化统一应用、一体化管理需求, 同时各分、子公司也有个性化应用扩展需求的问题提供了一种行之有效的手段。

4 网格化企业级信息门户

网格化企业级信息门户将网格技术与门户技术相融合, 构建多节点的网状立体门户应用, 形成网格化企业信息门户群, 解决信息门户即有集团化统一应用、一体化管理需求的同时, 也有个性化应用需求问题;

4.1 基于网格化的信息门户节点部署

由集团公司提出统一的门户技术框架和共享标准, 通过试点建设、全面推广按照该标准规范建立分、子公司门户, 各个门户之间可以全面共享信息资源、门户应用、访问负载。

在网格化部署模式下, 任何一个门户节点应用可能独享一组应用服务器, 也可以与其他门户节点共享一组服务器。系统部署对于门户用户完全透明。网格化部署方式整合集中应用, 分布式应用优点, 规避其缺点, 具有以下特点:

1) 网格化整合:企业纵向、横向之间可以轻松实现各种资源共享整合。

2) 建设周期短:各机构门户可同步实施。

3) 易于访问、高性能:在局域网内快捷访问本组织常用资源。共享访问外部资源。

4) 节省投资:一体化应用, 规避重复系统建设投资。

4.2 门户网格管理中心

门户网格管理中心涵盖注册与监控中心, 资源管理中心及资源调配中心三部分, 通过网格管理中心, 实现了各门户节点之间横向协同、纵向流通。企业信息门户群任何一个门户结点, 均可以到达任何一个具有开放权限的另一个结点, 实现资源的最大化共享。

1) 网格管理中心定时监控分散于各个门户子节点中的服务注册请求。

2) 位于网格服务中心中的Porlet管理中心负责对新增加服务进行发布。

3) 发布后的功能进入网格管理对象列表, 可供所需网格子节点订阅使用。

4) 将待使用的功能在Porlet管理中心进行添加。

5) 注册后的服务将处理后的资源通过网络提供给需要该资源的网格子节点使用。

6) 注册与监控中心:实现门户节点的注册、注销与门户节点运行情况监控。通过该模块, 可以动态的扩展和删减门户节点应用, 动态监控各节点运行情况, 及时进行问题处理。

7) 资源管理中心:实现企业信息门户中的portlet资源、信息资源统一管理。通过该模块, 可以动态实现portlet应用发布、注销及权限管理。

8) 资源调配中心:实现门户节点应用、信息资源的动态调配与管理, 在网格门户集群中, 任何一个节点都是一个完整的门户应用, 该节点可能独享一组应用服务器, 也可以与其他门户节点共享一组服务器。

5 结束语

网格化企业级信息门户, 实现了网格技术与企业信息门户技术相互融合应用。通过将网格技术及门户技术进行融合, 采用物理网格部署方案, 构建上下可扩展的网格管理中心, 实现信息资源的统一监控与管理, 形成了以集团公司本部网格运营管理为中心, 公司本部及下属机构、分子公司门户为节点的网格化应用格局。成功解决了信息门户即有集团化统一应用、一体化管理需求的同时, 也有个性化应用需求的问题。

参考文献

[1]徐志伟.因特网之后是什么--网格技术探讨计算机世界2001.10.22

[2]Allen G., Daues G., Foster I., Lasze-wski G., Novotny J., Russell M., Seidel E., Shalf J., The Astrophysics Simulation CollaboratoryPortal:A Science Portal Enabling Community Soft-ware Development, Proc.of the 10th IEEEIntl.Symp.on High Perf.Dist.Comp 200

网格技术的发展与数字图书馆建设篇5

【关键词】　网络；数字图书馆；管理

前言

随着计算机技术、通信技术和网络技术的迅速发展，需要存储和传播的信息量越来越大，因而，基于网络环境下共建共享的可扩展的知识网络系统，具有超大规模的、分布式的、便于使用的、没有时空限制的、可以实现跨库无缝链接与智能检索等特点的数字图书馆应运而生。而在信息数据化的发展过程中，网格技术无疑起到推波助澜的作用，使数字图书馆建设上了一个更大的台阶，解决了很多建设进程中的不可逾越的问题，保证了数字图书馆的运用更加稳健和扩大。本文就对基于网格技术的数字图书馆建设做一下简单探讨。

1网格技术的涵义

Ian　Foster　曾在《网格：21　世纪信息技术基础设施的蓝图》一书中这样描述网格：“网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为科技人员和普通老百姓提供更多的资源、功能和交互性。互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等通信功能，而网格功能则更多更强，让人们透明地使用计算、存储等其他资源。”

网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等。当前的互联网只限于信息共享，网络则被认为是互联网发展的第三阶段。网络可以构造地区性的网络、企事业内部网络、局域网网络，甚至家庭网络和个人网络。网络的根本特征并不一定是它的规模，而是资源共享，消除资源孤岛。

网格的主要任务是在动态变化的网络环境中共享资源和协同解决问题。网格对现有互联网进行友好管理，把分散在不同位置的资源虚拟成一个空前强大的信息系统，实现各种资源的全面共享。

2网格技术在数字图书馆建设中的应用

数字图书馆是基于网络环境下共建共享的可扩展的知识网络系统，是超大规模的、分布式的、便于使用的、没有时空限制的、可以实现跨库无缝链接与智能检索的知识中心。数字图书馆通过数字技术进行信息资源的组织和管理，能够储存海量信息，用户可以通过互联网络高效方便地进行查询、检索服务。当前数字图书馆建设过程中遇到最大的问题就是国家图书馆、各地区各行业图书馆的技术并不兼容，目前没有统一的标准，各个资源库之间不兼容，很容易造成国家在人力、物力上的浪费，重复的数据采集与存储是单一数据库模型面临的主要问题。网格技术为数字图书馆建设可以提供有力的保障。

2.1网格技术保证了资源的共享和协作

数字化图书馆建设可以实现文献资源共建、共享服务体系。网格技术可以保证有效实现文献信息资源共享，整体提高文献资源处理、传递与利用、反馈效率。通过数字化图书馆建设，必将有效整合本区域内人文、学术、科研、教学、教育等特色鲜明且又极具价值的数字资源，不但为本区域社会、教育、科学、文化、经济的发展做出贡献，也将为信息化建设做出重要贡献。

2.2网格为数字图书馆构造统一的平台。网格技术因其平台和资源的共享性，可以大大降低建立网站和提供网络服务的成本。网格将分布在各地的计算机、数据、信息、知识等组织成一个逻辑整体，此基础上运行各自的应用网格，为数字图书馆提供各种一体化信息服务的信息基础设施。如用户要寻找某一信息，不需要像在因特网那样，手动去广袤的信息空间去搜索，只需要通过单一入口访问，就可以看到所有的信息。

2.3网格技术应用在数字图书馆各个应用和支撑层面都意味着可以利用更多的资源来为自身服务，而在这个过程中，由于各类不同系统的存在，迫使各个数字图书馆必须将“统一”格式作为一项重要工作，设法达到网格系统的灵活性、简单性、低成本的最佳状态。

2.4网格技术创建的信息平台所有信息是分布式、协作和智能化的，因此可以保证数字图书馆的服务个性化。网格为用户提供的是智能化和个性化服务，提供一致化界面、服务灵活性、定制的个性化服　务。数字图书馆也要求为用户提供个性化的主动服务，实现信息定制、信息的主动推送。

3基于网格的数字图书馆建设的展望

信息网格作为因特网的第三次浪潮，对于全面解决网格的资源共享、人机结合和信息安全等问题将有重大的指导意义，也将为解决复杂系统问题的综合集成技术打下坚实的技术基础。随着信息网格技术的不断推进，数字图书馆将不再仅仅是一个独立的资源系统或者是一个基于数字化资源的信息检索、信息服务系统，而是一种以用户为核心来聚合信息资源、信息服务、信息利用活动的动态机制，其最终目标就是着力于支持用户利用信息、提炼知识、解决问题，成为用户工作、学习环境的有机结合。因此可以说网格技术在图书馆领域的应用将是全世界图书馆发展的一个趋势。

参考文献

[1]　黄晓斌，邓爱贞.网格技术的发展与数字图书馆建设[J].情报资料工作.2003，05.

[2]　金明，单广荣，杨欢欢.网格技术的发展与数字图书馆的建设[J].甘肃科技纵横.2009，04.

[3]　于喜彥.网格技术的发展与数字图书馆建设[J].黑龙江科技信息.2010，02.

[4]　刘月学.基于网格的数字图书馆服务研究[D].郑州大学.2012，05.

网格技术与应用篇6

当今时代, 发展速度最快的莫过于计算机技术了。随着计算机技术的快速发展, 其以飞快的速度迅速渗透到各个领域内。以笔者所在的教育系统为例, 建立在计算机技术的远程教学技术在现代教育教学当中占据着极其重要的地位, 它有快速便捷的主要特点, 能以最快的速度、最便捷的手段给大众提供服务。但是, 由于各个教育机构的联系不够密切, 许多本可以共享的资源没有有效共享, 导致了资源重复开发、资源利用效率低下, 阻碍了远程教学技术的快速发展。如今, 一种新型的以消除信息孤岛为目的的, 综合了计算和资源技术的计算机技术悄然成为了远程教学技术的中流砥柱, 它就是网格技术。本文将就网格技术及其在远程教学中的相关应用做简单阐述。

二网格技术概述

网格 (Grid) 的概念起源于电力网, 它的基本设计思路是使得用户在使用网格技术的时候能够像日常生活中使用电能一样, 以最快的速度和最便捷的手段获取所需要的资源。网格是将互联网、计算机、数据库、传感器等大型高级设备整合到一起, 其最终是要将分散在各个不同地理位置的系统、机构的资源, 通过高速网络通道连接起来, 把更多的资源共享到网络上, 方便用户的使用。网格的这种整合技术犹如把整个互联网改造成一台具有超大容量的大型计算机, 只要资源共享到网络上, 所有用户都能随时随地像使用电能一样使用共享资源。

因为网格技术的发展迅速, 其涉及很多复杂多样的问题, 使得计算机技术学界对于网格的分类有了一定的分歧。目前, 比较标准的分类是根据网格的具体功能和应用的层次进行划分, 可分为以下三类:数据网格、计算网格、服务网格。

第一, 数据网格的主要作用是对数据进行传输和储存。数据网格对于数据的传输速度和储存数量的要求较高, 只有高速的传输速度和海量的储存量才能满足大型的计算需求。

第二, 计算网格主要是用于单台计算机的计算, 在现实使用当中, 由于无法满足大型的计算需求, 其适用范围比较狭窄。由于其用于单机计算, 所以可作为计算的一些基础设施, 为计算资源提供一个相对简单的接口。

第三, 服务网格是在数据网格和计算网格的基础上整合而成的一种应用性网格。由于其综合了其他网格的技术, 所以具有更为广泛的内涵, 其应用前景也更为广阔。服务是针对于处理功能而言的一种抽象形式。服务网格可以具有普通的科学计算能力和资源储存能力, 并且支持信息、数据、通讯、控制、交易等服务。

三基于网格技术的远程教学模式

网格对于传统的网络教学来说, 在理论上和技术上都有了本质上的突破, 它让使用者从另外一个角度重新认识这个多变的世界。网格技术应用于远程教学, 无疑是一次极具影响力的教育革命。

第一, 以前的网络教学在某种程度上也强调对资源进行共享, 但由于技术的局限性, 这种共享无法达到一个有效的高度。又由于教育系统的多样性和地理局限性, 许多教育资源本身很难有效地整合起来, 无法达到高度协调和易于管理的水平, 因此, 以前的网络教学无法使得远程教学发挥其本应具有的能力。而网格技术则不同, 它具有很强的共享能力, 能够对不同硬件、不同位置的教育资源进行共享, 它的这种共享, 不但可以体现在各种教学资源上, 还可以体现在各种教学硬件设备上。这种共享才是真正意义上的共享。

第二, 网格技术对服务进行了新的诠释。在以前的教育服务中, 其表现形式为:由一些整合的资源共享学习类网站发布一些学习内容, 使用者登陆此网站寻找符合自己需求的学习内容进行学习, 因此一些与自己学习无关的内容就会成为累赘, 这对于网络资源是一种浪费。而基于网格技术的服务则表现为由使用者提出学习需求, 服务则按照使用者的要求搜索出符合要求的资源呈递给使用者。相比之下, 第二种服务更具有优势, 它能使资源的利用率达到最大化。

第三, 网格技术能为新型教育提供更为便利的服务。新型教育是一种强调开放性、协作性、主动性的教育, 在这样一种教育模式下, 基于网格技术的远程教学有着更好的适应性。网格技术能把资源高度共享化, 使学习者在学习过程中能以一种完全开放的状态接触到所需资源, 同时在使用资源的过程中, 也可以与其他学习者保持高度的协作性。有这种技术作为支持, 学习者能更为方便地对硬件资源、教育资源进行调度, 从而快速地完成自己的学习任务。

四基于网格技术的远程教学系统模型概述

这种远程教学模型是由下面几个系统组成的, 即资源管理服务系统、资源目录服务系统、教学资源系统、资源节点、客户端和用户管理系统。

第一, 资源管理服务系统是整个模型的核心部分, 所有远程教学的资源均由此核心部分进行管理。它需要在网格的环境下对资源进行登记和调度, 在资源到达客户端之前给用户提供一个资格的认证。

第二, 资源目录服务系统主要的任务是对资源进行按目录分类, 使用户可以快速地查找到所需的资源。

第三, 教学资源系统主要是制作符合要求的资源, 是资源的生产中心, 它能制作出课程介绍、教学大纲、学习指导、讲义等教学资源。教学资源的丰富得益于此系统的资源生产功能。

第四, 节点相当于分布于各个地区的服务器, 资源节点也就是分布于各个地区的资源服务器, 能快速响应使用者的要求, 给使用者提供资源服务。

第五, 客户端也就是远程教学中教师与学生所使用的查找资源入口。这种类型的客户端一般指的是电脑, 通过电脑客户端, 使用者可以进行资源的查找和搜集。

第六, 用户管理系统具有管理用户的功能。一方面, 它能在客户搜集到资源之前对客户进行身份的认证, 通过了认证, 才能真正进行资源共享;另一方面, 它可以为客户提供在线注册等服务。

通过以上六个系统的有机结合, 使远程教学中教师和学生在一种相对安全的环境下, 以最快速、最便捷的方式得到学习所需资源, 并且有效地对所拥有资源进行共享。

五网格技术在远程教学中的作用

第一, 网格技术有利于教育资源的高度共享。网格技术开发的原始目的就是为了把分散的资源, 如各种计算机硬件资源, 各个教育系统中的教学资源等, 通过统一的管理方式建立它们之间的连接关系, 最终将所有资源作为一个虚拟的超级终端资源中心共享给所有用户, 从根本上实现教育资源的全面共享。

第二, 网格技术有利于实现主动性与协作性学习。在一个高度整合的虚拟资源世界中, 学习者很容易达到主动学习的状态, 并且在学习过程中能与其他学习者保持协作性, 从而提高学习的效率。

六总结

基于网格技术的远程教学模式具有快速、便捷、高效的特点, 在远程教学中逐渐开始扮演着重要的角色, 相信随着技术的发展, 网格技术将会突破传统教学模式的束缚, 在教学活动中发挥它应有的作用。

摘要：随着现代教育事业的不断发展, 远程教学成了各种教育手段中不可缺少的一部分。在远程教学发挥着越来越重要作用的同时, 网格技术也在快速成为整个计算机技术界的研究热点。本文旨在论述网格技术的一般概况, 对网格技术在远程教学中的应用进行简要的分析。

关键词：网格技术,远程教学,研究应用

参考文献

[1]傅伟玉.网格技术在远程教学中的研究与应用[J].科技广场, 2011 (1)

[2]白秋产、郑蓉建.基于网格技术的远程教学研究与实[J].计算机光盘软件与应用, 2011 (23)

[3]冯新翎.基于网格技术的远程教育模式的研究[J].福建电脑, 2010 (9)

网格技术与应用篇7

一、系统构建的理念与模式

整个系统构建在“有线电视网络网格化服务”的理念和模式之上, 所谓网格化, 是根据有线电视的网络特性、业务特性、地理特性、用户特性等要素, 将服务区域划分成若干个网格, 以智能调度系统为中心对各网格实施区域、任务、资源及绩效的精细化管理。

二、系统的技术架构

系统的内部架构是基于.NET框架的B/S三层架构, 应用层的系统开发支持通用的.NET标准中间件产品, 其他功能可以在相应层次上集成相应的软件或定制开发。在系统的外部结构设计上, 通过移动GPRS数据专线通道实现业务信息的无线传输, 并与呼叫中心系统、用户管理系统、器材管理系统等系统对接, 实现了服务各环节与公司管理的有机结合。

三、系统的功能

整个系统共分为四个子系统:调度子系统、移动派返单子系统、监控子系统和网格管理子系统。调度子系统通过对预约、在线处理、任务分派、上门处理和返单五个服务环节的管控, 实现了服务过程的标准化;移动派返单子系统利用计算机及无线通信技术, 将任务单据电子化, 实现了网络维修维护服务全过程的信息化;监控子系统通过系统的自动统计功能, 实现对服务全过程的实时监控;网格管理子系统以网格为基本的服务单元, 通过系统对网格进行科学的管理, 实现了服务管理的系统化。

四、系统应用情况

(一) 系统稳定性。

该系统已投入使用1年6个月, 共有15名调度人员、200多名一线服务人员使用该系统, 累计完成953632个业务单据的在线运行, 系统运行情况稳定。

(二) 系统实效性。

实现了数字电视故障2小时内统一响应, 服务时限从之前的48小时提升至24小时, 并已具备进一步提升至12小时的能力。同时, 数字电视故障单据的及时处理成功率稳定在98%以上, 用户的满意度由之前的81.6%提升至目前的94.8%。

(三) 系统经济性。

实现了数字电视故障单据处理效率由之前的每单45分钟提至35分钟, 相当于每1000份工单可节省1名上门服务人员, 累计每年可为天威公司维修维护工作减少人力支出172万。

网格技术与应用篇8

近年,随着企业信息化技术的不断发展,企业内部构建了各种应用系统如:ERP、CRM、SIM等。如何将各种分散的且隶属于不同部门的计算和数据资源,有机地结合起来,形成一个虚拟组织,为用户提供高性能的计算、存储、传输服务,实现企业内部不同地域和不同部门之间信息系统的无缝集成,已经成为亟待解决的关键问题。

网格作为未来网络技术发展的重要方向,其主要目标是实现不同资源的全面共享,为用户提供一种“即连即用”式的服务[1]。网格计算具有高性能、一体化、知识生产、资源共享等技术优点,其节点异构自治、资源动态演化、任务分布协同,可以消除网络中的信息孤岛和资源孤岛[2]。

本文从框架设计、实现方案等方面,给出了具体的系统集成技术路线。并对其中的数据一致性维护、服务选择以及系统异构性的消除进行了探讨。在实际应用中,实现了利用网格技术构建数据网格平台,集成现有的各种异构数据库应用系统,统一数据格式,以达到数据融合、数据共享、信息联动的目的。

1 相关技术

1.1 企业应用集成

企业应用集成(EAI, Enterprise Application Integration)是通过连接企业所有必需的异构功能实体来方便跨越组织界限的信息流、控制流的传递,将企业组成一个协调的整体,以进一步提高生产率。按照企业应用系统集成层次的不同,它包括:数据层的集成、应用接口层集成、用户界面集成、应用系统间集成。

目前采用得较多的集成技术是基于消息的中间件方式,如IBM MQSeries、微软的MSMQ等,该方式通过一个中间件产品实现各种系统间的交互。由于不同的IT厂商所提供的产品的不兼容性,在利用消息中间件进行系统集成时,须定制化开发,系统实现的效率低、开发工作量大、周期长。而网格技术能很好地处理系统间的不兼容性,为企业应用集成框架的建立提供了一种全新的思路。

1.2 网格技术

开放网格服务体系结构OGSA(Open Grid ServiceArchitecture)融合了Web服务技术和网格技术, 建立在开放网格服务基础设施OGSI(Open Grid Services Infrastructure) 之上。为分布式系统提供了新的框架。OGSA实现了服务发现、动态创建、生命周期管理和通知机制, 使得各种应用能够进行共享和互操作, 恰好满足大型企业系统的广域分布、异构性现状以及共享性要求。

2 基于网格技术的企业应用集成框架设计和实现方案

2.1 集成方案

基于网格技术的企业应用集成采用开放网格服务体系结构OGSA作为基本框架。在OGSA中,将一切均抽象为服务,包括计算机、程序、数据、仪器设备等,以便于通过统一的标准接口来管理和使用网格。Globus Toolkit软件包和Web Service是构建OGSA的两大支撑技术,前者相当于网格操作系统,已成为广泛接受的网格技术求解方案,后者是访问网络应用时普遍采用的标准框架。系统集成方案如图1所示。

利用GT4(Globus Toolkit 4,是Globus联盟推出的最新的遵循WSRF(webservice resource framework)规范的网格开发工具)建立网格平台,在该平台上建立网格门户、数据中心服务器、CA(certificate authority)服务器、UDDI(universal description, discovery, and integration)服务器。其中,网格门户是对各应用系统的数据进行融合后,实现数据查询、数据统计、数据挖掘的界面;数据中心服务器将各个应用系统中需要交互的数据提取出来并以统一格式存放在该中心中,作为这些应用系统数据的备份;CA(certificate authority)服务器是发布、签署、验证数字证书的中心,在网格中的任何活动均需要有相应的数字证书以表明合法的身份和相应的权限;UDDI(universal description, discovery, and integration)服务器是服务注册、发布、查询、匹配中心,网格提供的所有服务均需注册。同时,对现有应用系统端和数据中心配置WebService,将各种应用封装为服务[5],利用配置在应用系统端的WebService直接对应用系统的数据库进行操作,这样就达到了在不作任何修改、不影响原系统使用的情况下实现数据共享、信息联动、数据融合的目的。

2.2 体系结构设计

客户端用户通过Web浏览器访问网格门户,发现系统中所有资源的信息,包括网格服务、操作状态、技术文档等,拥有系统账户并经授权的用户可以动态地添加、访问、操作自己的文件和数据,提交、监视和取消与相关应用系统的交互。当用户通过网格门户请求网格服务时,网格接口先将用户的请求转换为XML文件,并传送给任务分析模块,形成任务的宏观工作流程。分析模块针对工作流程中的每个阶段,向网格服务管理和发现层查询本系统中是否有对应的网格服务。如果发现了这些服务,就进行任务优化,生成该任务所需的网格服务列表,然后调用这些服务,并把服务的结果暂存到Cache中,通过网格门户提交给客户端用户;如果没有发现该服务则返回出错信息,用这种方式实现了应用接口的动态集成。网格服务管理和发现采用服务注册技术(如果在网格需要进行特定的计算时,一个接收服务的节点不能提供该服务,而系统中的其他节点拥有此服务,那么网格服务管理和发现层可通知拥有此服务的节点,将服务注册到这个节点上且激活该服务),按照UDDI标准来完成每个服务器节点的Web Service注册,注册登记自己所能够提供的服务,如果某个服务器节点不含有Web Service配置,那么它也可以通过UDDI的标准API来完成服务的登记与注册,便于与现有系统的集成。根据以上分析集成方案的体系结构设计如表1所示,体系结构分为4 层,即服务封装层、服务管理和发现层、服务接口层、应用层。下层为上层提供服务,上层调用下层提供的服务。

服务封装层从应用系统中抽取信息元数据并将其转换为统一的标准格式,然后将数据进行聚合后封装为服务;在服务管理和发现层中将服务封装层提供的服务进行收集、注册并对外发布,同时负责服务的调度的优化组合和服务监控;服务接口层负责对用户任务的翻译和描述以及任务的分析;应用层是用户和集成系统交互的界面。

3 关键技术

3.1 数据一致性的维护

数据中心存放各个应用系统需要交互数据的备份,当应用系统的数据发生改变时应及时更新数据中心的数据,但是由于应用系统的逻辑上没有本机数据与数据中心数据一致性维护功能也没有与WebService 交互的功能,因此数据的一致性维护只能依靠WebService的定时执行来完成。由于一次数据更新可能会形成大量数据在网络中的流动,因此数据更新不宜太频繁,可以根据实际情况设定更新时间,根据应用系统数据库本身更新频率以及数据中心交互数据的更新频率和服务访问的频繁性加以综合考虑。为了避免数据的整体更新,一般在应用系统数据库中建立数据索引并在数据中心设置数据缓冲池,临时存放更改的数据项。当应用系统与数据中心之间数据维护时,首先由WebService根据数据索引与应用系统数据库的内容确定需要更新的内容,然后将这些数据上传到数据中心更新相应数据,同时刷新数据索引,然后将需要与其它系统联动的数据项写入数据中心的数据缓冲池,等待适当的时机,用这些数据去替换相关应用系统数据库中的数据项。部署在应用系统端的WebService会定时查看数据中心数据缓冲池,及时用数据中心缓冲池中的数据项更新应用系统数据库的内容,并填写数据更新记录,通知相关人员。

3.2 服务的选择排序方法

网格服务选择是网格应用的关键技术。在集成系统中,每一个应用系统都被封装成网格服务并部署在网格中,并以WSDL描述服务。对于用户需要的服务,可能存在多个合适提供服务的网格节点,不同的节点可以为用户提供不同等级的服务质量,因此选择合适的服务是提高网格计算性能重要手段。服务质量描述了服务提供方能够满足服务接收方需求的能力。可以从很多方面来描述服务质量,如可扩展性、并发处理能力、响应时间、吞吐量、可靠性、可用性、准确性、安全性等[6]。这些QoS属性对于网格服务来说同样重要,它们分别从不同的角度反映了网格服务的性能。在集成中,构建服务选择子模块,在网格节点的选择过程中,服务选择子模块将调用数据集成中的服务质量评估子系统,首先将各节点的各项服务质量量化,统一度量。然后根据用户定义的服务质量权值向量和节点提供的服务质量属性矩阵,运用综合评判方法,评估每个节点能够提供服务质量综合值,然后对节点排序择优。在多个节点中,选择较高的节点为用户服务,可以确保集成系统能够满足用户质量要求。在排序的过程中涉及到服务质量指标的主、客观分析和定性指标的量化分析。本文采用层次分析法(AHP)首先确定影响服务质量的主要指标,将这些指标按其关联隶属关系构成递阶层次模型(通常该层次模型包括三个层次:目标层、准则层和方案层),通过对方案层中各方案以两两比较的方式确定诸方案在定性指标下的相对重要性,将定性评价转化为定量评价。层次分析法的关键是构造判断矩阵以及层次单排序和一致性检验。算法描述如下:

选择排序算法:

a、确定影响服务质量的主要指标,构建层次模型

b、确定各指标的权值

c、构造判断矩阵,进行量化分析

d、层次单排序和一致性检验

e、根据各节点在不同指标的评价值以及权值得到综合评价,进行排序择优。

3.3 系统中异构性的消除

在网格环境中,存在各种不同的应用系统,这些应用系统基于不同的硬件、操作系统和数据库系统。同时,不同的数据库又是独立设计的,不同的数据语义之间存在着很大的差异。集成系统能将不同的数据源集成到一个被理解的文档中,主要采用了可扩展标记语言XML来消除来自不同系统的数据源的异构性,利用模式元数据定义模式信息,包括数据库和字段的属性、单位、精度、数据约束等描述信息,对于XML文档可以利用其DTD或XML Schema文档,对于Html文档或其它文本文件没有定义模式信息,设计相应的包装器程序从中抽取结构化的数据增添模式信息;利用定位元数据定义导航信息可以采用文件名、数据库名+导航算法、数据库名+查询谓词、统一资源定位(URL)、URL+查询谓词等方式来获取数据源的位置。利用XML文档采用简单对象访问协议SOAP和Web服务描述语言WSDL来消除各组件间的异构性,从而形成统一的数据库系统。

4 结束语

利用上述方法和技术,成功地将某油田企业不同时期开发的、运行在不同环境、使用不同数据库技术的14个应用系统成功地集成在一起,形成一个该单位内部使用的数据网格平台,简化了该单位管理流程,提高了管理效率。

目前,该应用集成只在小规模范围内有效,为了增加系统的稳定性和可靠性,还需要对网络流量控制、服务的相似性理解和组合优化进行更多的研究。另一方面,服务信息现在仅限于Web服务和Grid服务,对于非结构化的信息服务没有广泛涉及,利用非结构化信息提取技术,可以作为一个新的研究方向。

摘要：针对当前企业的大量异构应用系统不能互联互通、资源不能共享、数据不能联动的现状,利用基于OGSA体系结构的最新网格开发工具GT4构建一个数据网格平台来集成现有应用系统,并详细描述实现的技术路线,给出整个系统的体系结构的描述。对其中的数据一致性维护、服务选择和系统异构性的消除等关键技术提供了解决方法。

关键词：网格,应用集成,关键技术

参考文献

[1]Foster I,Kesselman C,Nick J,et al.The physiology of the grid:An open grid services architecture for distributed systems integration[EB].2004.http://www.globus.org/research/pa-pers/ogsa.pdf.

[2]都志辉,陈渝,刘鹏.网格计算[M].北京:清华大学出版社,2002.

[3]Foster I.A globus primer[EB].2005.http://www.globus.org/toolkit/docs/4.0/.

[4]Forster I,KesselmanC,Nick J,et al.Grid services for distrib-uted system integration[J].Computer,2002,35(6):37-46.

[5]Mark Turner,Fujun Zhu.Ioannis Kotsiopoulos Using Web Ser-viceTechnologies to create an Information Broker:An Experi-ence Report[C]//26th International Conference on Software Engineering(ICSE2004),Edinburgh,Scotland,UK.2004.

现代计算机网格技术应用问题探析篇9

1、网格技术的兴起

网格计算 (grid) , 就是指将多个计算机组成网格状网络。“grid”在英语中是“方格”的意思, 是一种“模拟实现高性能计算机的技术”。比如, 有一项业务需要一个人5分钟的处理时间。如果他身边有4个具有同样工作能力的帮手, 可以把这项业务平均分成5等份, 分别交给5个人进行处理。那么, 理论上这项业务的处理时间将缩短到1分钟。这就是网格计算的基本思路。

网格概念的核心是资源及服务及对资源的使用。网格计算的实质, 是在打破传统的强加在“资源”之上的种种限制的基础上, 为使用者提供一科前所未有的高级服务。第三代Internet面临的任务将成为推动网格计算 (Gird Computing) 发展的基本动力。

2、网格安全特点

网格安全技术防止非法用户使用或获取网格的资源, 从而确保网络资源的安全性。网格环境具有异构性、可扩展性、结构不可预测性以及具有多级管理域等特点, 使网格的安全问题不同于传统的分布式计算环境。网格系统的安全体系的设计中除具有In ternet的安全特性外, 还具有以下特征: (1) 异构资源管理。网格可以包含跨地理分布的多种异构资源、不同体系结构的超大型级计算机和不同结构的操作系统及应用软件, 要求网格系统能动态地适应多种计算机资源和复杂的系统结构, 异构资源的认证和授权, 给安全管理带来一定的挑战。 (2) 可扩展性。网格的用户、资源和结构是动态变化的, 要求网格系统安全结构具有可扩展性, 以适应网格规模的变化。 (3) 结构不可预测性。在传统的高性能计算系统中, 计算资源是独占的, 因此系统的行为是可以预测的。而在网格计算系统中, 资源的共享造成系统行为和系统性能经常发生变化, 网格结构具有不可预测性。[1] (4) 多级管理域。由于计算网格的分布性特点, 与用户和资源有关的各种属性可以跨越物理层属于多个组织机构。由于构成网格计算系统的超级计算机资源通常属于不同的机构或组织, 并且使用不同的安全机制, 因此需要各个机构或组织共同参与解决多级管理域的问题。

3、网格的应用

网格的最终目的是希望用户在使用网格的计算能力时, 就如同现在使用电力一样方便简单。在科学计算领域, 网格计算可以在以下几个方面得到广泛应用:

(1) 分布式超级计算。网格计算可以把分布式的超级计算机集中起来, 协同解决复杂的大规模的问题。使大量闲置的计算机资源得到有效的组织, 提高了资源的利用效率, 节省了大量的重复投资, 使用户的需求能够得到及时满足。 (2) 高吞吐率计算。网格技术能够十分有效地提高计算的吞吐率, 它利用CPU的周期窃取技术, 将大量空闲的计算机的计算资源集中起来, 提供给对时间不太敏感的问题, 作为计算资源的重要来源。 (3) 数据密集型计算。数据密集型的问题的求解往往同时产生很大的通讯和计算需求, 需要网格能力才可以解决。网格可以药物分子设计、计算力学、计算材料、电子学、生物学、核物理反应、航空航天等众多的领域得到广泛的需求。[2] (4) 基于广泛信息共享的人与人交互。网格的出现更加突破了人与人之间地理界线的限制, 使得科技工作者之间的交流更加的方便, 从某种程度上可以说实现人与人之间的智慧共享。 (5) 更广泛的资源贸易。随着大型机的性能的提高和微机的更加普及, 及其资源的闲置的问题也越来越突出, 网格技术能够有效地组织这些闲置的资源, 使得有大量的计算需求的用户能够获得这些资源, 资源的提供者的应用也不会受到太大的干扰。需要计算能力的人可以不必购买大的计算机, 只要根据自己的任务的需求, 向网格购买计算能力就可以满足计算需求。

4、计算机网格面临的技术问题

网格技术的兴起和发展得益于技术进步和应用需求的驱动, 但面临着诸多挑战。在技术方面, 其研究重点是网格软件技术的研究和实现, 并以网格系统软件为主要研究对象。人们需要建立具有开放性的体系结构、标准和协议, 以形成信息获取、传输、访问、共享和处理的单一开放的信息处理基础设施平台, 需要克服虚拟组织的管理和协同工作问题, 需要解决网格的可用性和可开发性障碍, 并解决系统安全问题。网格作为基础设施, 除了技术上的挑战外, 一些社会、政治因素对网格的普及也至关重要, 应当建立资源的外包、数据的保密等法律保护机制。

为了实现支持资源共享、协同工作, 具有资源虚拟化和服务特征的网格, 还需要理论和技术创新的支撑。网格研究面临一系列需要回答的问题, 例如 (1) 网格环境下数据如何分布、组织、管理?要求什么样的存储模型? (2) 如何对动态变化的资源实施有效管理?如何在广域环境下调度资源, 保证服务质量? (3) 网格服务的语义如何表示?应用开发者如何理解服务语义并与其应用目标相匹配? (4) 为了在虚拟资源空间中建立资源提供者和使用者之间的信赖关系, 保证各自的安全, 应该建立什么样的网格计算安全模型和机制?

5、结语

网格研究最初的目标是希望能够将超级计算机连接成为一个可远程控制的元计算机系统, 现在, 已发展成为建立大规模计算和数据处理的通用基础支撑结, 实现资源共享和分布协同工作。网格技术的最终目的是希望用户在使用网格计算能力解决大规模数据计算的问题, 用户不必考虑的计算来自于哪个地理位置, 由什么样的计算设施提供。网格计算将成为未来网络市场发展的热点。

参考文献

[1]李秀.计算机文化基础[M].北京清华大学出版社, 2003.

网格技术与应用篇10

数字图书馆建设的重点之一是实现数字资源的共享和协同服务, 随着用户需求的日益变化及数据信息量的爆炸性增长, 原有的数据存储方式越来越不能满足数字图书馆发展的需要。

网格存储是一种全新的数据存储技术, 它不仅可以扩展存储容量, 还具有更高的容错与冗余度, 在负载波动的情况下可以保持高性能和低成本。构建基于网格技术的数字图书馆存储环境, 不仅能够有效解决资源存储问题, 而且为网格用户方便、快速、高效访问数据提供了保障。

1 数字图书馆资源存储现状

1.1 数字图书馆资源特点及对存储的要求

从存储的角度来看, 数字图书馆资源具有如下特点:

(1) 存储容量大。随着流媒体、数据仓库等技术的发展, 数据资源呈几何倍数增长, 度量单位从MB、GB向TB、PB转变。

(2) 媒体形式多样。既有文本信息, 还具有声音、图像、影视等多种媒体形式。

(3) 分布广泛。既有本地存储, 也有远程存储, 物理路径相当复杂;存储设备也分为磁盘阵列、磁带库、光盘库等。

(4) 环境的异构性。数据的资源类型不统一、存储的数据库环境不尽相同, 系统主机及网络环境也有区别。

可见, 数字图书馆对数据存储有着特殊的要求, 主要概括为:

(1) 海量存储, 24小时可用;

(2) 提供跨平台、跨部门、跨区域的数据存取与管理机制, 用户可以在给定权限内自由访问;

(3) 面向多用户的并发处理机制, 可以实现远程监测及流量控制;

(4) 满足用户的各种要求, 且确保数据安全;

(5) 良好的交互性和容错能力。

1.2 传统的资源存储方案及不足

传统的数字图书馆资源存储方式主要有:直接附加存储 (DAS, Direct Attached Storage) 、网络附加存储 (NAS, Network Attached Storage) 、存储区域网络 (SAN, Storage Area Network) 和互联网小型计算机系统接口 (ISCSI, Intemet Small Computer system Interface) 。如表1, 是4种存储方案的比较。

由表1可见, 上述4种存储方案虽然在一定程度上解决了数据集中和共享问题, 但也存在一些不足, 如:扩充性能差, 难以满足数据资源爆炸式增长要求;兼容性与共享性差, 难以适应多用户、异构性环境和跨平台的要求;存储的智能性差, 不能满足动态存储、按需存储的要求;存储速率小, 不能满足大数据量、大并发访问的要求。

鉴于此, 本文提出用网格存储方式全面解决数字图书馆的存储问题。

2 网格存储技术

2.1 网格存储的概念

网格是一种信息社会的网络基础设施, 它将实现互联网上所有资源的互联互通, 包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等。从应用角度看, 主要分为网络网格、计算网格和存储网格3类, 其中存储网格是基础。

网格存储是网格技术的主要组成部分, 它以节点为基础, 可以在多重节点上进行内容管理与存储, 也可以在存储环境的多重节点进行数据转移与传输。基于此, 它可以将NAS、SAN两种不同的技术、不同的管理工具、不同的存储应用融合在一起, 实现各类资源的自动优化、自动配置、自动保护和自动恢复功能。

目前, 主要有两种典型的网格存储架构:Net App网格存储层次结构、惠普的智能网格存储架构。如图1所示, 是Net App网格存储层次结构。

可见, Net App网格存储共分4层:最底层是为用户实际存放数据使用的存储设备;第二层为网络管理层, 使用文件服务器与全局命名空间对整个存储网格进行管理;第三层是存储网络层, 提供各类设备的连接;最上层为用户的各类业务应用。

惠普存储网格技术的核心是一个个的智能单元 (Smart Cell) , 每个智能单元都是一个“计算机+存储”的模块, 可与外界直接沟通。这种网格存储也是架构在SAN架构上的, 可以通过增加智能单元提升系统性能, 通过增加磁带、磁盘等设备增加系统功能。如图2即是惠普的网格存储结构。

2.2 网格存储的优势

网格存储整合了SAN和NAS等存储系统的优点, 并结合网格计算技术、虚拟化技术、智能存储技术和开放性标准, 不仅能满足大容量、网络化、容错性和高效性这些基本存储要求, 还能满足非集中控制、透明访问、异构性、协调性等特殊存储要求。与传统的存储方式相比, 网格存储的优势主要体现在如下3个方面:

(1) 可靠性:一个设计良好的网格极具弹性。网格不只是在任何两个节点之间提供通道, 而是在每个存储节点之间提供多个通道。这使得维护服务和出故障时更换部件更容易, 对系统的可用性或宕机时间影响最小。

(2) 性能:导致高可靠性的因素同样也能改善性能。不需要有大量端口的集中式交换机, 消除了潜在的性能瓶颈, 并能将负载平衡技术应用于可使用的多个通道, 为整个网络提供一致的性能。

(3) 可扩展性:利用端口数不多的廉价交换机, 就能很容易地扩展网格网络, 故很容易实现网格的升级。

3 网格存储在数字图书馆中的应用

3.1 网格存储的主要应用点

数字图书馆资源存储面临的主要问题有3个:海量存储问题、异构存储问题和动态存储问题。网格存储在这3方面的应用为:

(1) 海量存储问题。在网格环境中, 可以采用第3代P2P混合网络体系的存储结构, 这种结构可以将以前的一个NAS或SAN作为网格存储的一个节点进行管理, 将以数据为中心的集中式存储管理转换为分布式存储管理, 从而大大提高了存储容量, 解决了海量存储问题。

(2) 异构存储问题。数字图书馆资源中数据来源多样, 不同来源的存储格式不同, 加之用途多样, 存在大量的异构存储问题。采用网格与虚拟存储技术相结合的方式, 可以将物理上分布的各类存储系统和设备虚拟成单一系统, 对外提供统一的、透明的、安全的访问和管理机制, 在网格应用层形成统一的访问接口。

(3) 动态存储问题。网格存储可以有效解决数字图书馆资源动态存储和按需存储的问题。首先, 网格存储采用分布式结构化的P2P体系结构, 每台计算机既是客户机, 也是服务器, 系统规模扩大和缩小非常方便, 性能基本不受影响;其次, 采用网格存储, 其存储的物理层和逻辑层是分离的, 使得数据移动不依赖于主机和应用, 而且可以实现存储数据的动态转移。

3.2 网格存储在数字图书馆中的应用

数字图书馆的网格存储结构, 旨在构造一个整合存储资源, 即将现有的不同来源、不同格式、不同性能的图书资源进行整合, 屏蔽底层异构存储细节, 对用户提供具有统一逻辑视图的高性能虚拟存储系统。本文采用网格沙漏结构和开放网格服务体系构建服务模型, 如图3所示, 是网格存储在数字图书馆中的应用模型。

该模型为4层体系结构, 从下向上分别为:

基本构造层:为网格存储提供物理存储位置、网络环境等, 主要包括存储设备 (光盘库、磁带库、磁盘阵列) 、存储系统 (DAS、SAN、IP-Storage和集群存储) 、逻辑存储系统 (文件系统、数据库、档案库、元数据集) 。

连接层:为下层的物理存储资源和逻辑存储资源提供安全、高效的数据通讯能力。主要包括安全的数据传输通道、各种网络协议和文件传输协议。

存储服务层:整个体系的核心, 通过全局命名服务器和存储资源代理, 将应用层的各种请求映射为分布式、异构存储环境中的底层存取操作, 并可以进行有效的存储监控、调度、作业、备份和迁移等管理。

应用层:为所有用户的应用提供服务。包括资源的采集、组织、管理;资源发布与服务所需的存储。用户可以通过存取入口、经过网络授权认证, 向下层发出存取要求。

4 结束语

将网格技术应用于数字图书馆, 不仅能够有效降低成本、提高效率, 而且能够对分布广泛的图书资源加以整合, 消除资源孤岛, 实现资源共享, 代表了数字图书馆资源存储的发展方向。为了更充分地发挥网格存储的优势, 今后需要进一步研究其安全性、容错性及知识产权保护等问题。

参考文献

[1]黄河清, 宋晓华, 曹元大.网格存储中的自适应负载平衡策略[J].北京理工大学学报, 2007 (4) .

[2]董晓莉, 张建刚.虚拟存储技术在未来数字图书馆中的应用[J].现代图书情报技术, 2006 (8) .