基于Web服务的广域网文件IO研究(gSOAP性能提高)

2007年12月

December 2007

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计 算 机 工 程 Computer Engineering 第33 第24期Vol 卷

.33 No.24 ·网络与通信·

文章编号：1000—3428(2007)24—0096—03

文献标识码：A

中图分类号：TP393.2

基于Web 服务的广域网文件I/O 研究

刘爱贵1,2，程耀东1，陈 刚1

（1. 中国科学院高能物理研究所计算中心，北京 100049；2. 中国科学院研究生院，北京 100049）

摘 要：广域网异构性不断加剧，分布式存储系统间的互操作、资源整合、可扩展性等问题日益突出，形成了许多信息孤岛。该文提出了一个基于Web 服务的广域网文件I/O ，改进广域网存储系统存在的上述问题。给出了WSIO 的架构和实现，对其性能作了研究，并在实验基础上进行了性能优化。

关键词：Web 服务；分布式存储系统；互操作；资源整合

Study on WAN File I/O Based on Web Service

LIU Ai-gui 1,2, CHENG Yao-dong 1, CHEN Gang 1

（1. Computing Center, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049;

2. Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049）

【Abstract 】With continued increasing of W AN heterogeneous, some issues of distributed storage systems such as interoperability, resource integration, scalability etc. are becoming prominent and isolated information islands are formed. This paper presents a WAN file I/O based on Web service to improve the above problems of WAN storage system. It introduces architecture and implementation of WSIO. Performance is studied and optimized based on experiments.

【Key words 】Web Service; distributed storage system; interoperability; resource integration

计算和存储是计算机系统的2大基本任务。随着网络技

术的发展，基于局域网的存储系统已不能满足计算对存储的需求，而将存储与计算分离的广域网存储系统还不成熟。广域网的复杂性使其还有许多问题有待解决，主要表现在存储资源的整合、互操作、可扩展性及性能等方面。

1 研究现状

传统的分布式文件系统(如AFS, NFS, DFS, CIFS 等)都是

基于局域网的分布式文件服务系统，即集群文件系统。由于网络延迟远高于局域网，频繁的通信使得这些文件共享协议无法应付高延迟的广域网环境。许多研究组织开发了支持广域网的文件访问方法，其中包括Globus 项目的GridFTP 和GASS ，CERN CASTOR 项目的RFIO 访问协议，美国Ferimi 和德国DESY 实验室开发的dCache 系统的dcap 访问协议。

GridFTP 传输性能很高，在网格[1]中使用广泛，但它只是一种文件传输协议，没有提供与本地文件系统一致的访问接口和对象模型。GASS, RFIO, dcap 虽提供了类似POSIX 的文件访问接口，但都有不足之处。GASS 简化了数据一致性问题，只支持广域网下常见的I/O 模式：只读，共享写，只追加，单用户读写。RFIO 和dcap 具有较强的文件共享语义，可用于广域网下的文件访问，但性能问题导致其不能得到实际应用。更重要的是，这些协议互不兼容，在异构性(包括硬件和软件)不断加剧的广域网中，存储资源的整合、不同系统间的互操作、存储系统的可扩展性以及符合用户使用习惯的访问方式成为了新的难题。另外，这些协议都需要使用特定系统端口，但出于安全考虑，局域网防火墙可能关闭这些端口，从而无法远程进行访问。

本文的研究重点是利用Web 服务的优点，提出一种新的方案来改进当前广域网文件I/O 存在的上述问题。 2 基于Web Service 的WSIO 架构

2.1 Web Service 架构、技术和标准

Web Service 是用标准规范的XML 格式描述的一组操作接口，它隐藏了实现服务的细节，允许独立于软硬件编写服务，支持松散耦合和跨平台，并可用于实现复杂的系统集成。Web Service 的基本组件包含HTTP, XML, SOAP, WSDL, UDDI 及WSFL 。实现一个完整的Web Service 体系需要一系列规范来支撑，常见的是W3C 标准的3个技术：WSDL, SOAP, UDDI 。SOAP 作为Web 服务中消息传递的协议，十分重要。它是一种在无中心的分布式环境中交换信息的轻量级协议，主要设计目标是简单性和可扩展性。SOAP 采用HTTP 作为底层通信协议、RPC 作为一致性的调用途径、XML 作为数据传输的格式，允许服务提供者和服务客户穿越防火墙在广域网上进行通信交互。

2.2 基于Web 服务的广域网文件I/O

广域网环境异构性的不断增加使各存储系统在软硬件方面存在很大区别，数据访问方式也各不相同，由此形成了信息孤岛。为了消除这些信息孤岛，实现无缝的数据共享和信息交换，不同存储系统间的互操作就愈显得必要。

Web 服务利用上文介绍的一些标准提供了一个松散耦合的分布式计算环境。基于Web 服务，本文提出了一个广域网文件I/O ——WSIO ，体系结构如图1所示。WSIO 以不改动原存储系统为原则，利用Web 服务实现了文件系统访问接口的RPC 服务，使用户可以方便地访问远程的存储资源，在不

基金项目：国家自然科学基金资助项目(90412017)

作者简介：刘爱贵(1979－)，男，博士研究生，主研方向：海量存储，网格计算；程耀东，博士；陈 刚，研究员、博士生导师 收稿日期：2007-02-14 E-mail ：liuag@