中科院分布式计算技术综述报告

2.2 网格技术
网格（GRID）的概念起源 网格（GRID）的概念起源 于90年代中期，最初的含义是 90年代中期，最初的含义是 为尖端科研和工程提供分布式 计算基础设施。
2.2 网格技术
网格计算目前还没有一个被普遍接受的 定义，著名的网格研究专家，Globus 项目的 定义，著名的网格研究专家，Globus 领导人Ian Foster认为：网格提供在动态变化 领导人Ian Foster认为：网格提供在动态变化 的多个虚拟机构间共享资源和协同解决问题 。但随着网格技术的发展，特别是OGSA体 。但随着网格技术的发展，特别是OGSA体 系结构的提出，Ian Foster对网格的定义作了 系结构的提出，Ian Foster对网格的定义作了 扩充：网格是可扩展的网格服务集合，这些 服务以不同的方式结合在一起以满足虚拟机 构的需要，这些虚拟机构本身被定义成它们 操作和共享的服务的一部分。
2.1 中间件技术
90年代末期开始，由于受需求 90年代末期开始，由于受需求 增长和多种技术融合两方面的影 响，中间件的内涵和外延进一步 拓展，中间件的类别也进一步增 多，如出现了反射中间件、移动 中间件、自适应中间件等。
反射中间件
• 反射中间件是当前中间件技术研究中值 得注意的一个新方向.它克服了传统中间 件"黑箱"结构的缺陷,具有系统结构行为 有序开放、可重配置等特点,能支持针对 不同应用类型进行定制,可较好地适应动 态变化的分布式环境和应用需求,已在移 动计算、多媒体应用等多个领域展现出 较好的应用前景 .
2.1 中间件技术
分类： •消息中间件(MOM: Message-Oriented 消息中间件(MOM: MessageMiddleware) •数据库中间件(Database Middleware) 数据库中间件(Database •远程过程调用中间件（RPC: Remote Process 远程过程调用中间件（RPC: Call） Call） •对象请求代理中间件(ORB: Object Request 对象请求代理中间件(ORB: Broker) •事务处理中间件(TP Monitor: Transaction 事务处理中间件(TP Process Monitor)
网格计算协议 应用层 汇集层 资源层 连接层 构造层 传输层 互联网 连接层 应 用 层 互联网协议
应用层 （Applications） Applications）
通过各层的API调用相 通过各层的API调用相 应的服务，再通过服 务调用网格上的资源 来完成任务。需要构 建支持网格计算的库 函数。
五层沙漏结构
连接层 （Connectivity） Connectivity）
它是网格中网络事务 处理通信与授权控制 的核心协议。
五层沙漏结构
网格计算协议 应用层 汇集层 资源层 连接层 构造层 传输层 互联网 连接层 应 用 层 互联网协议
资源层 (Resource)
对单个资源实施控 制，实现资源注册 、资源分配和资源 监视。
主要研究计划
• Legion计划
Legion计划是维吉尼亚大学的一个基于对象 的元系统软件项目，它被设计成一个具有几百万 个主机和几百万亿个对象的系统，这些主机和对 象通过高速链路系在一起。在家用机器上工作的 用户在获取各种数据和物理资源时，例如数字图 书馆、物理仿真、照相机、线性加速器和视频流， 看起来就像在一台单一的计算机上获取的。用户 群体可以构造共享虚拟工作空间，进行合作研究 和交换信息。这一抽象概念来源于Legion计划的 透明进度、数据管理、容错、位置自治、一些列 的安全选项。
工具与应用 目录代理 诊断与监控等 资源与服务 的安全访问 应用层 汇集层
资源与连接层
各种资源
构造层
开放网格服务体系结构
OGSA是以服务为中心的 “ OGSA是以服务为中心的“服务结 构。 这里的服务是指具有特定功能的 网络化实体。 网络化实体。 OGSA定义了 “ 网格服务 ” 的概念 ， OGSA 定义了“ 网格服务” 的概念， 网格服务是一种Web Service， 网格服务是一种Web Service，该服务 提供了一组接口。 提供了一组接口。 网格={网格服务} 网格={网格服务} 网格服务=接口/行为+ 网格服务=接口/行为+服务数据
1、概述
分布式计算研究主要集中在分布 式操作系统研究和分布式计算环境研 究两个方面，在过去的20多年间出现 究两个方面，在过去的20多年间出现 了大量的分布式计算技术，如中间件 技术，网格技术，移动Agent技术， 技术，网格技术，移动Agent技术， P2P技术，以及最近推出的Web P2P技术，以及最近推出的Web Service技术等。每一种技术都得到了 Service技术等。每一种技术都得到了 一定程度的认同，在特定的范围内得 到了广泛的应用。
主要研究计划
• Globus计划
网格（GRID） 归诸于一个下部基础构 造，它使得高端计算、网络、数据库和私 有科学工具的集成和协作使用成为可能， 并且，能够被多个组织所管理。网格应用 通常包含大量的数据或计算，经常需要组 织间的安全的资源共享。因此，它们不易 被今天的Internet和WEB基础构造所处理。 由网格构造层、连接层、资源层、汇 集层和应用层组成。
主要研究计划
• Legion计划
Legion计划在1993年8月第一次被提出，但直到1996年还保 持在白皮书和早期设计阶段，在那段时间，设计和集成了基 本的Legion体系、对象模式、安全模式、运行时目录体系结 构、程序图模式和高水平的系统体系结构，在同一时间，开 发了基于早期项目Mentat的Legion原型版本，并用于概念的 验证，以及在资源管理、进度、自治等方面设想的实验平台， Legion早期版本，大家熟知的带Legion扩展的Mentat 3.0可 以被在许多不同的平台运用。 1996 年 3 月 ， 开 始 开 发 Legion 的 “ full-blown” 版 本 ， “full-blown”版本在几个重要的方面不同于基于Mentat的版 本，最重要的是，它在运行时下的基础构造被完全重写，模 式的执行在技术报告中描述。 分成三个部分，分别是应用部分、运行时库和核心构件。
五层沙漏结构
网格计算协议 应用层 汇集层 资源层 连接层 构造层 传输层 互联网 连接层 应 用 层 互联网协议
汇集层 (Collective)
资源汇集，供虚拟 组织的应用程序共 享、调用。提供目 录服务、日程安排 、资源代理、资源 监测诊断、网格启 动、负荷控制、账 户管理等多种功能 。
五层沙漏结构
分布式计算技术漫谈
周晓峰
计算机及信息工程学院
主要内容
1、概述 2、典型分布式计算技术 3、存在的公共问题 4、发展趋势
1、概述
分布式计算是利用网络把成 千上万台计算机连接起来，组成 一台虚拟的超级计算机，完成单 台计算机无法完成的超大规模的 问题求解。
1、概述
分布式计算的最早形态出现 在80年代末的Intel公司，Intel公 80年代末的Intel公司，Intel公 司利用他们的工作站的空闲时间 为芯片设计计算数据集，利用局 域网调整研究。随着Internet的迅 域网调整研究。随着Internet的迅 速发展和普及，分布式计算的研 究在90年代后达到了高潮，目前， 究在90年代后达到了高潮，目前， 在Internet网上分布式计算已非常 Internet网上分布式计算已非常 流行。
2、典型分布式计算技术
2.1 中间件技术 2.2 网格技术 2.3 移动Agent技术 移动Agent技术 2.4 P2P技术 P2P技术 2.5 Web service技术 service技术
2.1 中间件技术
最早具有中间件技术思想及功能的软件是IBM 最早具有中间件技术思想及功能的软件是IBM 在60年代开发的CICS（Customer Information 60年代开发的CICS（ Control System）。80年代初期，Sun Microsystems System）。80年代初期，Sun 开发了一种最早的中间件，作为其开放网络体系结 构的一部分，这种中间件是基于RPC协议的。但由 构的一部分，这种中间件是基于RPC协议的。但由 于CICS不是分布式环境的产物，而Sun CICS不是分布式环境的产物，而Sun Microsystems开发的不是完整的中间件产品，因此 Microsystems开发的不是完整的中间件产品，因此 人们一般把Tuxedo作为第一个严格意义上的中间件 人们一般把Tuxedo作为第一个严格意义上的中间件 产品，Tuxedo是在1984年由AT&T的贝尔实验室开 产品，Tuxedo是在1984年由AT&T的贝尔实验室开 发完成的。到90年代，中间件技术得到了巨大的发 发完成的。到90年代，中间件技术得到了巨大的发 展和广泛的应用，出现了大量具有广泛影响的中间 件产品，如OMG的Corba、Microsoft的 件产品，如OMG的Corba、Microsoft的 DCOM/COM+、IBM的MQS等。 DCOM/COM+、IBM的MQS等。Βιβλιοθήκη 2.2 网格计算 主要研究计划
• • • • • Globus计划 Legion计划 Information Power Grid EuroGrid Distributed Terascale Facility
主要研究计划
• Globus计划
Globus是美国Argonne国家实验室的研发项目，全 美有12所大学和研究机构参与了该项目。Globus对资源 管理、安全、信息服务及数据管理等网格计算的关键理 论进行研究，开发能在各种平台上运行的网格计算工具 软件（Toolkit），帮助规划和组建大型的网格试验平 台，开发适合大型网格系统运行的大型应用程序。 Toolkit是Globus最重要的成果，其第一版在1999年推 出，最新版本是2002年推出的Release 2.0。Toolkit源 码开放，任何人都可以从其网站上下载源代码，并进行 修改。目前，Globus的技术已在NASA网格(NASA IPG)、 欧洲数据网格（Data Grid）、美国国家技术网格(NTG) 等8个项目中得到应用。
2.2 网格技术
到目前为止，比较重要的网 络体系结构有两个，一个是 Foster等提出的五层沙漏结构， Foster等提出的五层沙漏结构， 另一种是在以IBM为代表的工业 另一种是在以IBM为代表的工业 界的影响下，在考虑到Web技术 界的影响下，在考虑到Web技术 的发展与影响后，结合Web 的发展与影响后，结合Web Service提出的开放网格服务结 Service提出的开放网格服务结 构OGSA。 OGSA。
五层沙漏结构
网格计算协议 应用层 汇集层 资源层 连接层 构造层 传输层 互联网 连接层 应 用 层 互联网协议
构造层 （Fabric） Fabric）
提供共享的资源， 它们是物理或逻辑 实体。
五层沙漏结构
网格计算协议 应用层 汇集层 资源层 连接层 构造层 传输层 互联网 连接层 应 用 层 互联网协议
五层沙漏结构
以“协议”为中心，同时十 协议” 分强调服务与API和 分强调服务与API和 SDK(software SDK(software development kit)的重要性。 kit)的重要性。 共享 互操作 协议 服务
五层沙漏结构
网格计算协议 应用层 汇集层 资源层 连接层 构造层 传输层 互联网 连接层 应 用 层 互联网协议
2.1 中间件技术
中间件是基础软件，处于操作系统（或 网络协议）与分布式应用之间，从而屏蔽操 作系统（或网络协议）的差异，实现分布式 异构系统之间的互操作。目前，对中间件还 没有形成一个统一的定义，比较公认的IDC 没有形成一个统一的定义，比较公认的IDC 的定义是：中间件是一种独立的系统软件或 服务程序，分布式应用软件借助这种软件在 不同的技术之间共享资源，中间件位于客户 机服务器的操作系统之上，管理计算资源和 网络通信。