浅谈数据网格技术

邹 钰

（徐州财经高等职业技术学校，江苏 徐州 221008）

1 网格的定义

网格（Grid）这个词来自于电力网格。一方面，计算机网纵横交错，很像电力网；另一方面，电力网格用高压线路把分散在各地的发电站连接在一起，向用户提供源源不断的电力。建设网格的最终目的是希望它能够把分布在因特网上数以亿计的计算机、存储器、贵重设备、数据库等结合起来，形成一个虚拟的、空前强大的超级计算机，满足不断增长的计算、存储需求，并使信息世界成为一个有机的整体，为用户提供一体化信息和应用服务，虚拟组织最终实现在这个虚拟环境下进行资源共享和协同工作，彻底消除资源“孤岛”，最充分的实现信息共享。

2 网格的特征及其体系结构

2.1 网格的特征优势

网格是一种分布式系统，但网格不同于传统的分布式系统，它具有4点优势：①资源共享，消除资源孤岛；②协同工作；③通用开放标准，非集中控制，非平凡服务质量；④动态功能，高度可扩展性。

2.2 网格的体系结构

网格之所以能有以上所说的种种优势特征，是由网格的体系结决定的。网格体系结构的主要功能是划分系统基本组件，指定组件的目的与功能，刻画组件之间的相互作用，整合各部分组件。下面介绍目前影响比较广泛的两个网格体系结构：网格计算协议体系结构和计算经济网格体系结构模型。

OGSA（Open Grid Services Architecture）被称为下一代的网格体系结构，它是在原来“五层沙漏结构”的基础上，结合最新的Web Service技术提出来的。OGSA包括两大关键技术，即网格技术和Web Service技术。

随着网格计算研究的深入，人们越来越发现网格体系结构的重要。网格体系结构是关于如何建造网格的技术，包括对网格基本组成部分和各部分功能的定义与描述，网格各部分相互关系与集成方法的规定，网格有效运行机制的刻画。显然，网格体系结构是网格的骨架和灵魂，是网格最核心的技术，只有建立合理的网格体系结构，才能够设计和建造好网格，才能够使网格有效地发挥作用。

OGSA最突出的思想就是以“服务”为中心。在OGSA框架中，将一切都抽象为服务，包括计算机、程序、数据、仪器设备等。这种观念，有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。Web Service提供了一种基于服务的框架结构，但是，Web Service面对的一般都是永久服务，而在网格应用环境中，大量的是临时性的短暂服务，比如一个计算任务的执行等。考虑到网格环境的具体特点，OGSA在原来Web Service服务概念的基础上，提出了“网格服务（Grid Service）”的概念，用于解决服务发现、动态服务创建、服务生命周期管理等与临时服务有关的问题。

基于网格服务的概念，OGSA将整个网格看作是“网格服务”的集合，但是这个集合不是一成不变的，而是可以扩展的，这反映了网格的动态特性。在目前，网格服务提供的接口还比较有限，OGSA还在不断的完善过程之中，下一步将考虑扩充管理、安全等方面的内容。

伊恩·福斯特教授提出了网格计算协议体系结构，认为网格建设的核心是标准化的协议与服务，并与Internet网络协议进行类比。该结构主要包括以下5个层次：

图1 网格协议体系结构

构造层（Fabric）：控制局部的资源。由物理或逻辑实体组成，目的是为上层提供共享的资源。常用的物理资源包括计算资源、存储系统、目录、网络资源等；逻辑资源包括分布式文件系统、分布计算池、计算机群等。构造层组件的功能受高层需求影响，基本功能包括资源查询和资源管理的QoS保证。

连接层（Connectivity）：支持便利安全的通信。该层定义了网格中安全通信与认证授权控制的核心协议。资源间的数据交换和授权认证、安全控制都在这一层控制实现。

资源层（Resource）：共享单一资源。该层建立在连接层的通信和认证协议之上，满足安全会话、资源初始化、资源运行状况监测、资源使用状况统计等需求，通过调用构造层函数来访问和控制局部资源。

汇集层（Collective）：协调各种资源。该层将资源层提交的受控资源汇集在一起，供虚拟组织的应用程序共享和调用。

应用层（Application）：为网格上用户的应用程序层。应用层是在虚拟组织环境中存在的。应用程序通过各层的应用程序编程接口（API）调用相应的服务，再通过服务调动网格上的资源来完成任务。

3 展望

网格是一项正在研究中的技术，它改变了人们使用资源的方式。网格所使用的都是已经成熟的技术，使人们能够以一种全新的、更自由、更方便的方式使用计算资源，解决以前无法解决的复杂问题。

1 刘 星、张育平.网格环境下的数据传输机制研究与应用.计算机科学与实践，2004

2 张 晓、张西红、周开民.SQL Serve数据复制技术研究.科学技术与工程，2006：25～34

3 徐志伟、冯百明、李 伟.网格计算技术［M］.北京：电子工业出版社，2004：106～122

4 都志辉、陈 渝、刘 鹏.网格计算［M］.北京：清华大学出版社，2002：256～271