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1、服务资源网格（TaoGrid05）服务资源网格（T（TaoGrid0.5）（赵维2004-6）（金陵科技学院，南京）目录第一章绪论11.1 研究背景与意义21.1.1 有关研究背景1.1.2 课题的目的与意义1.1.3 题的问题1.2 论文结构第二章服务资源网格有关理论32.1 网格问题,32.1.1 网格概念与分歧2.1.2 网格目的与意义2.1.3 网格的基本要求2.2 网格驱动力2.3 网格特点42.4 网格体系结构2.5 网格技术52.6 网格安全2.7 网格技术进展趋势2.8 TaoGrid的两大标准支撑技术62.8.1 WebSerViCe标准2.8.2 WS-ResourceFr
2、amework提议2.9 现有网格理论与设计的不足2.10 TaO网格的要紧内容72.11 Tao网格的理论根据2.11.1 “形”“神”论2.11.2 Petri网论2.11.3 TaOGrid分析8第三章网格基础设施及虚拟操作系统103.1 网格的基本软件架构3.1.1 软件进展历史分析3.1.2 网格进展技术分析113.1.3 网格体系结构的层次模型3.2 网格基础设施Gl及其连通性通3.3 虚拟操作系统VgoS133.4 网格应用举例143.5 结论第四章网格设备个性化安全本地操作系统4.1 网格设备4.2 rgOS构造，154.3 网格设备操作系统rgOS的优点一4.4 网格应用开发
3、4.4.1 软件过程新解4.4.2 J*语言174.5 结论,18第五章再析TaoGrid5.1 网格的本质特征5.2 网络服务、网格资源与网格应用5.2.1 基本思想与概念5.2.2 网格资源5.2.3 共享185.2.4 网络服务195.2.5 协作5.2.6 网格应用5.3 网格数据195.4 零星讨论,20第六章网格数据的动态开放多副本管理6.1 引言216.2 DoRM226.2.1 DORM的逻辑结构6.2.2 DORM机制理论及性质分析226.3 DORM的副本定位241.1 .1构造哈希函数241.2 FRN节点的加入251.3 3FRN节点的退出二261.4 DORM定位的性
4、能分析266.4 DORM评估276.5 小结28第七章总结与展望7.1 论文结语，297.2 我的要紧工作307.3 以后的工作参考文献31第一章绪论在1999年图灵奖获奖演说中1,微软的吉姆格瑞（Jim.Gray）总结了计算机研究开发的三个要紧方向，即巴贝奇问题、布什问题与图灵问题，指出了今后50年仍然是这三个基本问题。论文从分析吉姆格瑞的演讲入手，分析当前的计算机进展问题，目的是构造一个支持“即插”“即用”的网格“革命性体系结构”，试图解决面临的进展困惑。1.1 研究背景与意义1.1.1 有关研究背景吉姆.格瑞问题微软研究院的吉姆格瑞把三个要紧研究方向细化为未来信息技术进展的十二个根本问
5、题，分别是：（I）可伸缩性：除了加入资源，而不做任何其他干预，系统能力就能够自动地提高一百万倍，也就是“即插即效”；（2）图灵测试：具有人一样的“说谎”能力；（3）听写：应该与人听写母语水平相当；（4）诵读：应该与人诵读母语文本的水平相当；（5）人类视觉：能像人那样识别目标与运动状态；（6）人类经历：记录下一个人看到与听到的一切，而且能够按照要求迅速提取每个纪录；（7）智能资料存储处理系统：包含文本、音乐、图像、艺术作品及视频等，任何关于所存储资料的问题都能够回答与摘要，回答与摘要的准确程度与速度与该领域的专家相当；（8）远程沉醉、远程观察、远程参与：务必与现场无二；（9）无故障系统：每天可供
6、上百万人使用，而只需要一个非全时工作人员管理；（IO）安全性的系统：只向得到授权的人士提供服务，任何未得到授权的人士都无法使系统中断业务，存储于系统中的信息不可能被窃取；（11）随时可用：系统在每一百年内中断工作的时间不超过I秒;（12）自动编程：建造一种具有完备性的需求描述语言或者用户界面，能够很容易地表述其设计（比现有语言容易1000倍），直接编译，系统应该能对具体应用需求进行推理，对例外情况与不完备需求能提出疑问。当前的现实与以上的目标距离还很遥远，说明今天的信息技术远没有“成熟”。这个差距不仅是量而且也是质的问题，由于用现有技术简单延伸是无法跨越的，务必在理论与技术上有大的突破性进展。
7、革命性体系结构计算机体系结构问题就是吉姆格瑞的巴贝奇问题。美国国家科学基金会认为高性能计算机进展正处于重要的转型期，并于2001年就启动了一系列项目，鼓励“革命性体系结构概念”的研究，重点包含如何用好摩尔定律带来的硬件进步，提高计算机的效率（utilization）与生产力（productivity）：面向服务的或者高生产力的高性能计算机体系结构、节点（或者者叫其他名词）、处理器芯片、系统软件、编程语言；可信计算与自主计算（自律计算）技术；可重构技术等。美国国家科学基金会最终确定了Cyberinfrastructure项目的重要性与可行性，将于2005年国家每年投资6-10亿美元正式启动，网格
8、就是该项目的重要内容。普遍计算普遍计算（UbiqUtoUSCOmPUting）或者普适计算（pervasivecomputing）3解决的是“布什问题”。计算机将无所不在。各类嵌入式计算机将存在于各类设备、工具与设施当中（衣服、家用电器、住宅、办公楼、汽车、公路等等），为人们的衣食住行与工作提供智能监控与服务，所谓的“计算机电子”通过各类无线与有线的互联技术，人们将随时随地都能够联在网上。而这将产生各类各样的新产品与服务，改变政府、企业、金融业的运作模式。比如CRM（CustomerRelatkmshipManagement客户关系管理）、ERP（EnterpriseResourcePlann
9、ing,企业资源计划系统）与数据仓库等。因此普适计算务必是“即插即用”的计算技术，也务必是“插”“用”分离的技术，即具体的应用务必脱离并不依靠于具体的硬件。网格就是这样一种支持“插”“用”分离的虚拟技术。应用都是基于网格基础之上的，称之网格应用，与具体的硬件无关；网格管理着具体的硬件设备，称之网格设备。网格可大至整个社会基础设施，也可小至几台机器，甚至是一个独立的设备，如今网格应用所需资源刚好能够由该（局部）设备提供，不再依靠于网格的其它部分，因此能够把这个网格应用与网格设备从网格上独立出来，特别地称之为“网格电子”，在无线网络不发达的网格早期，“网格电子”很可能进展为一个独立的巨大产业。人工
10、智能与知识工程要紧解决吉姆格瑞的“图灵问题”。这方面的研究不如前两方面进展的快，与网格与论文有关的要紧包含基于Internet的知识大规模共享与语义网建设等知识基础设施等方面内容。作为社会信息基础设施的网格，其进展离不开人工智能技术的进一步进展。下面将看到，网格将极大地促进人工智能的进展，并最终依靠于人工智能的进展，特别是语义技术与语用技术。吉姆.格瑞难题中的大部分务必依靠人工智能的巨大进展才能解决。计算机网格网格技术诞生于上个世纪90年代中期，进展迅速，特别是2001年发明了WebSerViCe技术，网格立即与之结合，在全世界范围内掀起了包含科技界与工业界的网格研究热潮。网格权威IanFOS
11、ter认为网格比因特网更进一步：（1）网格计算是指（通过高速网络）集成大量的计算机系统，以提供单一与一组计算机所不能提供的数据处理能力与功能；（2）为满足本地用户的需要，网格系统能够使用共享的语言与接口协议，在全球范围内接入运算资源、信息与服务；（3）对用户而言，构成网格系统的集成网络具有“通透性”，这些由远端提供的服务看起来与本地计算机提供的服务没有区别；（4）网格技术能够实现虚拟组织成员间的大规模科学与商业合作、远程实验、高性能分布式计算及数据分析。IanFoster进一步认为目前网格己经成功地标准化了创建、使用、探察、发现与管理有状态资源的基础中间件。下一轮的挑战将是如何管理大型分布式的
12、硬件设施，以保证存在失败的情况下能提供可靠的服务？如何才能使用户去利用可点播的资源与服务？在计算机数量与能力呈指数增长的同时，网格概念与技术该如何进一步进展？答案将会从研究与有用经验中得出，而且该答案必将用到自主、普适与点对点(p2p)计算等有关领域出现的创新思想。网格面临的挑战成功应用于科技界的OGSA网格体系结构尽管受到工业界的承认，但工业界却在大力开发基于WcbService的产品与服务；学术界质疑网格缺乏理论基础，缺乏研究，也缺乏显示度的应用；人们不怀疑网格的科学目标与远景，但就如何达到这个目标还没有达成完全的共识，而是有各自的办法；以Globus为代表的学术界网格研究有可能被以IBM
13、为代表的产业界超越。因此有理由相信有关“革命性体系结构问题”，将是未来几年内计算机领域，特别是网格研究界的重中之重。1.1.2 课题的目的与意义综上所述，到目前为止人们对网格理论基础、网格应用、编程语言与网格“革命性体系结构问题”等的认识还远未统一。现有的网格理论与实践都要紧针对科研领域，对网格如何进展为面向社会信息基础设施的理论与技术研究还很不充分，特别没有社会网格信息基础设施理论模型、“即插即效”网格设备、“即用”的网格应用的“普适计算”模式、网格编程语言、“网格革命性体系结构”等的专门研究实现。网格研究指导网格实践，开展网格有关方面的理论研究对网格进展及社会网格信息基础设施建设意义重大，
14、论文试图通过构造“网格革命性体系结构”,整合计算机进展的最新成果，解决以上描述的计算机研究与进展所面临的种种困难，特别是网格进展中的关键问题。1.1.3 课题的问题设计网格“革命性体系结构”，研究网格社会信息基础设施上的支持“即插”网格设备与网格应用“即用”的网格虚拟操作系统及网格编程语言等理论与技术问题。1.2 论文结构第一章绪论后的章节安排如下，第二章总结网格有关理论，服务资源网格的两大标准基础，阐述服务资源网格的理论根据；第三章具体阐述网格基础设施与虚拟操作系统及其应用；第四章重点阐述“即插即用”网格设备个性化操作系统与其应用；第五章总结TaOGrid的关键概念，定义网格数据；第六章是网
15、格数据集合的管理机制设计与证明；最后总结与展望在第七章。第二章服务资源网格有关理论“网格”是一个出现于上个世纪90年代中期的新概念，代表着一种先进的计算技术。为了后面具体论述服务资源网格的需要，本章首先从网格问题、网格需求、网格特点、网格体系结构、网格技术、网格安全、网格进展趋势与服务资源网格的两大标准支撑技术等方面总结介绍网格有关理论与技术知识22,提出并分析服务资源网格的两个理论根据一中国“形”“神”论哲学与Petri网原理，分析Tao网格特点。2.1 网格问题网格到底是如何一个技术？前景是什么？应用效果如何？这是网格研究首要解决的问题。尽管网格己经从科研领域进入社会商业应用了，但仍然没有
16、一个统一的认识本节分析网格基本内涵。2.1.1 网格概念与分歧网格概念是借鉴电力网提出来的，网格的最终目标是希望用户在使用网格时，就如同现在使用电力一样方便。网格(Grid)技术是近年来国际上兴起的一种重要信息技术，它的目标是实现网络虚拟环境上的高性能资源共享与协同工作，消除信息孤岛与资源孤岛。网格的作用是将分散在网络上的信息及信息存储、处理能力以合理的方式“粘合”起来，形成有机的整体，以提供比任何单台高性能计算机都强大得多的处理能力，实现信息的高度融合与共享。与它有关的技术包含：实时企业信息系统、网络化虚拟设计环境、因特网技术、知识管理、XML技术、ASP技术、万维网服务(WebSerVic
17、e)、语义网(SemantiCWeb)、高性能计算等。计算网格构想的提出与当前全世界正在兴起的有关计算网格的研究，越来越清晰地使我们感受到一种信息社会的新的基础设施正在出现，这种新的infrastucture不仅仅可能带来信息资源的获取、分布、传输与有效利用的革命性的、结构性的巨大变化，而且将根本改变我们的研究方式、教育方式、生活方式与生产活动的方式35。人们普遍认为“网格最终应该是一种公共事业”一由网格应用服务商提供服务，这种服务与电话、电力、水、煤气并列，被称之“第五公用设施”67,网格将是继Intemet、网页之后的更大科技进步。全球网格研究的领军人物、美国阿岗(ArgOnne)国家实验
18、室的资深科学家、美国GIObUS项目的领导人EnFoster曾在1998年出版的网格：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，为科技人员与普通老百姓提供更多的资源、功能与交互性。互联网要紧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。”2000年，IanFoster在网格的剖析这篇论文中把网格进一步描述为“在动态变化的多个虚拟组织间共享资源与协同解决问题。”至此，人们仍然就什么是网格而争论不休。2002年7月，IanFoSt
19、er在什么是网格？推断是否网格的三个标准一文中，限定网格务必同时满足三个条件：(1)在非集中操纵的环境中协同使用资源；使用标准的、开放的与通用的协议与接口(IanFoster认为目前只有GIObUS才算得上标准协议)；(3)提供非平凡的服务。这三个条件非常严格，象P2P、SUNGridEngine、CondorEntropiaMultiCluster等都被排除在网格之外,但并不是所有人都同意他的观点，有许多人赞同广义的网格概念，它称作巨大全球网格GGG(GreatGlobalGrid),它不仅包含计算网格、数据网格、信息网格、知识网格、商业网格，还包含一些已有的网络计算模式，比如对等计算P2P
20、(PeertoPeer)、寄生计算等。能够这样认为，IanFoster赞成狭义的“网格观”，而GGG是一种广义的“网格观”。尽管人们对网格的认识有待统一，但越来越清晰地认识到网格就是下一代软件技术，具有全方位的互联互通，强烈地表现出网格整体属性。我认为网格是“虚拟组织”18的实现，是未来的社会信息基础设施，人们未来依靠网格就象现在依靠水电一样。2.1.2 网格目的与意义网格是借鉴电力网概念提出来的，网格的最终目标是希望用户在使用网格时，就如同现在使用电力一样方便。网格概念将根本地改变人们对“计算机应用”的看法，这是一种全新的、更方便的计算方式，轻松搞定现今解决不了的更加复杂的问题。建设网格的意
21、义有：首先是计算能力的限制，网格能够联合并放大全社会的计算能力，这是目前无法想象的。其次是地理物理位置的限制，把“全社会的计算能力”送到你的桌面。再次是节约资源，现今的计算机资源利用率远不充分，很多应用又缺乏资源。网格不仅能够把“资源”送到你的桌面，更能够把“应用”放到网格中完成，连“桌面”都能够节约。最后是网格打破了传统共享与协作方面的限制。网格以“虚拟组织”的方法，实现了全社会范围的资源共享与服务协作。2.1.3 网格的基本要求关于网格提供的计算能力，有四个基本要求：可靠性、标准化、易访问与廉价性。可靠性是指网格中个别资源或者服务的失效，不影响网格整体性能，具有“地球离开谁都照转”的效果。
22、可靠性要满足各类安全要求，除了传统的加密、认证及防火墙等传统措施，更要有表达网格整体安全的“免疫”性，就象自然界通过保持自然个体遗传物质的特异性来实现个体免疫一样，这是确保自然系统稳固性的客观规律。标准化是指网格作为社会基础设施，当然得到社会公认，网格的全部技术与实现方法都是以公知的标准接口达到每一个社会成员。易访问性与廉价性也是基础设施所务必具备的条件，这些表达出不一致于科学研究的社会属性。2. 2网格驱动力应用规模越来越大，传统手段力不从心；待解问题越来越复杂，非集中全社会的力量不能解决；有关技术的出现为网格进展奠定了基础；社会需要建设新的基础设施来促进进展。应用驱动经济社会化、全球化进展
23、导致大量社会服务与联系的大规模应用需求，是网格进展的直接动力。问题需求问题领域不断拓展，问题规模日益复杂化，产生大规模的计算能力需求，局部计算能力无法满足导致打破地域限制的网格技术，实现更大粒度与更大范围的资源共享成为必定趋势。有关技术的进展网格的基础技术包含网络技术、计算机技术与技术标准化，它们的进展成熟是网格进展的前提。网络的带宽、覆盖范围与寻址能力务必足够，如数兆的网格设备接入带宽，全社会人人、处处随时能够接入网络，以提供或者获取资源与计算力，要求普及网格覆盖全社会的IPv6网址协议。在服务资源网格中，进一步提高的计算机计算能力被抽象为由WebSerViCe17技术标准定义的网络服务，网
24、格资源在WSRF70提议中定义，因此服务资源网格具有标准化的坚实的工业技术基础。2.3网格特点研究网格特点能够更好地认识与把握网格的开发应用。网格具有分布共享性、自相似及整体性、动态多样性与自治虚拟性等特点。 分布与共享网格设备（具有唯一IP网络地址的硬件）是地理上分布的，网格资源（能够网格寻址的抽象）也是分布在不一致的网格设备上的，因此只能是分布式的计算模式。尽管网格资源存在分布性，但网格资源也是能够充分共享的，即网格上的任何资源能够提供给网格上的任何用户。分布性网格资源的共享问题是网格的核心问题。通过网络服务协作实现了物理上分布的网格资源的全局共享，这是网格的木质特征。自相似性与整体性网格
25、系统的局部与整体具有一定的相似性，网格局部也是网格，局部组合成整体时，功能与性能超线形增加，表达出“整体大大大于部分与”的特性。 动态多样性网格的动态性是指网格设备的增加与减少，不影响网格其它部分的功能与性能，网格能够自动迁徙有关资源或者服务到其它部分，不影响网格的应用性能。网格设备具有多样异构性，网格资源的多样异构性，是网格的本质特征。解决异构资源的集成正是网格的吸引力所在。 自治性网格资源是属于资源所有者的，所有者有权决定资源是否向网格开放（出租换钱）与向谁、怎么公开。网格资源是否为网格同意并被用户租用，要取决于网格及其用户，用户有权决定自己使用谁的网格资源。2.4网格体系结构体系结构是关
26、于计算机系统中各部分组织与集成的方式。 网格体系结构网格体系结构就是关于如何建造网格的技术。它给出了网格的基本构成与功能，描述了网格各构成部分的关系与他们集成的方式或者方法，刻画了网格有效运转的机制。 分析设计方法设计或者分析网格体系结构，要把握“分”与“合”两个方面。网格是一个复杂巨系统的整体概念，网格体系结构的设计就是把网格整体分解为已经实现或者容易实现的部分，分解过程一致要持续到足够清晰明了，网格体系结构务必能够对各个部分的功能、目的、特点与作用与分解与组合的方式方法过程等进行清晰描述。网格体系结构的“分”是为了把握网格内部功能,“合”是为了把握网格整体特性。只有充分懂得分与合两个方面，
27、才能深入具体全面地把握网格概念，设计出有效有用的网格体系结构。 五层沙漏模型目前影响比较广泛的网格体系结构是五层沙漏模型与OGSA模型。沙漏模型是IanFOSter等人在最初的时候提出的，自底向上分别是构造层、连接层、资源层、汇聚层、应用层。构造层连接底层的本地资源与上层，要紧是用来为上层访问本地资源提供提供统一接口，屏蔽各地资源的异构性；连接层定义了核心网格事务处理所需的通信与认证协议，提供了加密的安全机制，用于识别用户与资源;资源层的协议调用构造层的功能以访问与操纵本地资源；汇聚层建立在资源层与连接层形成的协议瓶颈之上，要紧负责多种资源的共享；应用层存在于虚拟组织中，是根据任一层次定义的服
28、务构造的。每一层的API都能够看作与特定服务交换协议信息的实现，应用能够调用更高层的框架与API库。 OGSA模型OGSA是由GGF的OGSl工作小组于2002年6月制定的开放式架构。OGSA定义了网格的架构与网格服务的编程模型，列出了建造一个网格服务所需组件，同时给出如何通过网格解决方案来实现一个企业类。包含：物理与逻辑资源层、Web服务层、网格服务层、网格应用程序层。其中物理资源包含服务器、存储器与网络，物理资源之上是逻辑资源，它通过虚拟化与聚合物理层的资源来提供额外的功能；所有的网格资源，不论是逻辑的还是物理的，都被建模为服务，要紧有程序执行、数据服务与核心服务等，OGSA是面向服务的体
29、系结构（SOA）0在OGSA中一切都表示为一个遵循一套规范的网格服务。2.5网格技术网格技术是推动网格前进的要紧力量，本节分别简要介绍网格应用技术、网格编程技术、网格核心管理技术与网格底层支撑技术。 网格技术分类网格问题是以分布为基础的,广泛、方便、灵活，能够支持大规模、大粒度、大范围的资源共享问题。网格概念是由实际应用中的具体网格问题驱动的，为解决这些网格问题而出现的技术就是网格技术。网格技术能够粗略地分为网格应用技术、网格编程技术、网格核心管理技术、网格底层支撑技术。 网格应用技术传统网格应用为分布式计算、实时广域分布式仪器、数据密集型计算与远程沉醉等。事实上网格应用范围比这要广得多。 网
30、格编程技术如何在网格上编程，也即如何在网格上进行应用开发，是网格技术需要解决的重要问题。假如没有工具与环境的支持，直接使用“cut-and-paste”70开发网格应用,必定是困难、低效且容易出错的。其中的编程支持系统要考虑：（1）简化网格应用开发过程，提高开发效率；（2）高性能,与脱离开发环境直接编写的性能应该接近。网格编程方法的设计要充分利用并集成已有成熟的商品化技术。网格核心服务技术网格核心服务是连接协调整个网格有效运转的中枢，研究意义重大。包含（1）系统调度技术，调度网格应用与网格资源分配，网格调度要考虑移植性、扩展性、效率、重复性与网格调度与本地调度的结合等；（2）高吞吐率网格资源管
31、理技术，要紧解决整个网格的效用问题；（3）性能数据收集分析与可视化技术；（4）网格安全技术等等。 网格低层支撑技术低层支撑技术构建网格的基础，包含（1）网格节点的构建技术，网格节点是网格资源提供者，网格资源服务是网格技术的重要方面；（2）网络是网格的基础；（3）局部节点的操作系统与网格接口也是低层支持技术范畴。2.6网格安全TCP/IP协议群制造了Inlernel,基于Internet之上的网格面临多方面的安全威胁： 技术缺陷复杂信息系统中的任一部分发生问题都会危及整个系统的安全，这要求提高部件的可靠性之外，还需要设计适当措施，确保当系统的某些本分出错或者失效时仍能正常运行。 外界入侵包含无组
32、织或者自发的入侵活动，即黑客与病毒入侵，也包含有组织的敌意入侵，即信息战。还有一类特殊的威胁来自人为“陷阱”，在非自主技术的系统核心中，可能被开设“秘密通道”或者埋伏“信息炸弹”，危害相当大。 内部泄密要防止内部人员有意无意地外泄机密信息。现有的网络安全技术包含网络层、传输层与应用层安全技术，要紧有安全认证、身份鉴别、通信加密、私钥保护与安全委托与单点登录技术等，基本上都是“被动”的防范措施。网格必需要有表达网格整体安全的“免疫”性，就象自然界通过保持自然个体遗传物质的特异性来实现个体免疫一样，这是确保自然系统稳固性的客观规律。2.7网格技术进展与趋势网格概念与技术是在问题与应用的推动下不断进
33、展、丰富与完善的。到目前为止，网格的进展基本上能够划分为三个阶段： 萌芽期：20世纪90年代早期，要紧是千兆网的实验床，与一些元计算实验； 实验期：20世纪90年代中晚期，比如I-WAY项目，学术性研究Globus、Legion与一些应用； 进展期：本世纪以来，出现了大量的网格计算项目，出现了影响很大的组织一全球网格论坛GGF（GlobalGridForum）,同时网格计算也不再仅仅局限于科学研究，工业界与学术界联盟，正致力于使网格计算在更广泛的领域得到推广与应用。进展网格被认为是下一代Internet的核心任务之一，它已经成为各国的研究热点，比如美国有Globus、LegionCondor.
34、IPG等，欧洲有CERNDataGrid、UNICORE、MOL等，澳大利亚有Nimrod/GEcoGrid等，日本有Ninf、Bricks等，中国有国家网格、上海网格等网格研究项目。网格技术进展的必定趋势是全球范围内的标准化、技术融合与大型化。 标准化趋势2004年1月，WebSerViCe标准与OGSA标准的融合一WSRF框架被提出来了，将进展成为未来的网格新标准。 技术融合趋势Globus项目组看到了WebServices的巨大潜力，在2002年迅速将GIobUSToOIkit的开发转向了WebSerViCeS平台，试图用OGSA在网格世界一统天下。基于OGSA之后，网格的一切对外功能都
35、以网格服务（GridSerViCe）来表达，并借助一些现成的、与平台无关的技术，如XML、SOAP、WSDL、UDDI等，来实现这些服务的描述、查找、访问与信息传输等功能。这样，一切平台及所使用技术的异构性都被屏蔽。用户访问网格服务时，根本就无需关心该服务是CORBA提供的，还是.Net提供的。 大型化趋势美国政府单在网格技术的基础研究上，每年投入的经费就高达5亿美元。IBM在2001年8月宣布，将投入40多亿美元进行“网格计算创新计划”（GridComputingInitiative）,全面支持网格计算。IBM成为GlObUS的首席合作伙伴，还是OGSA标准的制定者之一。英国政府宣布投资1亿
36、英镑，用以研发“英国国家网格”（UKNationalGrid）o我国也拨出了上亿元的资金用于ChinaGrid有关的研究。2000年WebService标准一经提出，就因其广泛的Web工业基础,立刻受到在科研领域网格研究最成功的Globus项目关注，结合为OGSA标准，并逐步演化重构为网格资源框架WSRF70于2004年初被提议出来。目前基于其上的研究工作正如火如荼地在全球范围内开展起来。2.8TaoGrid的两大标准支撑技术建造服务资源网格(英文名叫TaOGrid)的两大标准支撑技术是WebSerViCe17与WS-ResourceFrameworkf701oWebSerViCe是一个标准的
37、访问网络服务框架，目前有W3C、OASISWS-I等国际标准化组织定义;WS-ResourceFramework是一个由OGSl规范11进展而来的通过“无状态”的网络服务访问“有状态”的网格资源的新提议。下面分别介绍：2.8.1WebService标准网络服务(WebService)的定义如下：一个网络服务就是一个能够被URI识别的软件应用，它的接口与绑定能够被XML(extensibleMarkupLanguage)描述与发现，同时能够通过基于Internet的协议直接支持与其他基于XML消息的软件应用的交互。网络服务WebService是W3C的标准，是许多工业提议的基础，如Microso
38、ft的.NET、IBM的computingondemandm,与网格有关的三个网络服务标准分别为WSDL(WebServiceDescriptionLanguage)UDDI(UniversalDescriptionDiscoveryandIntegration)与SOAP(SimpleObjectAccessProtocol)o其中WSDL是描述网络服务接口与访问方法的XML文档，复杂服务能够由多个服务复合，它是网络服务的接口定义语言。最近成立的WS-I组织将致力于网络服务的互操作机制。网络服务描述了一种重要的分布式计算技术，与DCE、CORBAJAVARMl等方法不一致，它更强调基于单个I
39、nternet标准，即XML来解决异构分布计算的问题。网络服务定义了一种用于描述被访问的软件组件、访问组件的方法与找到网络服务提供者的发现方法的技术，网络服务不倾向于任何特定的编程语言、编程模型与系统软件。网络服务架构还有如下优点：(1)网格环境需要支持服务的动态发现与组织，在异构的动态环境里，这就需要一些务必用于注册与发现接口的定义与端点实现的描述与基于特定接口绑定动态产生代理的机制。WSDL提供的标准机制支持这种要求，能够将接口定义(，即WSDL文档)与特定绑定的实现(，即实现特定网络服务功能的一段程序代码)分开。(2)广泛同意的WebServiceJIJ意味着基于网络服务的框架能够开发大
40、量的工具与服务应用。2. 8.2WS-ResourceFramework提议Web服务资源(WS-Resource,在服务资源网格Taogrid中，我称它为网格资源)结构已经被在2004年初提议用来定义有状态的网格资源与网络服务之间的关系。网络服务资源框架(WS-Resourceframework),是根据特定的消息交换与有关的XML定义来定义Web服务资源(WS-ReSoUrCe)方法的描述规范。这些规范定义了网络服务与一个或者者多个有状态的网格资源之间的关联(association)方法，描述了定义资源状态的视图，与网络服务与网格资源(WS-Resource)有关联的总的类型定义的方法，描
41、述了如何通过网络服务接口来访问网格资源(WS-Resource)的状态，定义了网格资源(WS-Resource)分组(grouping)与寻址(addressing)有关的机制。它推动、引进并总结了五个独立的规范文档之间的相互关系，它们都是标准化定义，包含：网格资源属性(WS-ReSOUrCePrOPerties)、网格资源生命期管理(WSResourceLifetime),可更新的网络服务引用(WS-RenewableReferences)、网络服务组(WS-ServiceGroup)、基本错误服务(WS-BaseFaults),与能够如何支持用于异步通知(asynchronousnotif
42、ication)的网络通知服务机制(WS-Notification)o2.9 现有网格理论与设计的不足计算机的许多概念是建筑在主观认识的基础之上的，欠缺理论深度64。这关于过去解决要紧集中于单机系统或者局域网环境内相对简单的计算问题，尚不明显，即使Internet与Web系统，也仅是低层次的邮件传输与网页浏览。目前还普遍认为网格是传统计算机观点的延伸，仍然使用传统计算机分析设计技术来解决网格问题,尽管Globus在科学领域应用取得了一定的成功，人们对他们在面向社会网格应用中同样寄予厚望，但他们自己却在不断地改变着，如2003年7月在OGSl规范中把网格抽象为单一元素一网格服务，而2004年1月
43、就在WS-ResourceFramework提议中又把网格抽象为网络服务与网格资源两个元素。而网格是“把整个国际互联网集成为一台巨大的超级计算机，实现全球范围的计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、设备资源的全面共享“，没有完善的理论支撑是不可能懂得与把握如此复杂的网格问题的。正由于此，尽管目前网格概念几乎已经路人皆知，但对网格的性质、构成、进展方向与与现有计算机的关系等基本方面的认识与懂得上，仍停留在传统计算机理论认识上，即使专业研究者也还有感到困惑。在烦琐冗长的WSDL文档的编写问题上，略微复杂一点的，目前都只能由手工编写。这显然与今天的计算机技术的进展是不相协调的，
44、务必制造新的支撑开发工具。作为一个“复杂巨系统”，网格除了要考虑现有的“被动”安全防范措施外，还应该根据兔杂巨系统自身的特点，从网格整体出发，研究新的安全理念，设计新的安全措施，确保网格整体的可靠性。为更好地研究与解决网格问题，务必探讨新的认识论工具与理论分析方法。服务资源网格TaOGrid就是我在这一方面所进行的探索。2.10 TaO网格的要紧内容论文要紧研究内容包含：通过建立并分析网格系统理论模型，揭示其本质特征；研究支持“即插即用”网格设备的网格基础设施环境、网格操作系统、网格应用模型及其设计语言；并对关键实现技术网格数据集管理进行全面设计与论证。试图为建设社会网格信息基础设施作比较全面
45、的理论与技术准备。2.11 TaO网格的理论根据服务资源网格是我应用中国哲学思想中的“形”“神”论与袁崇义的Petri网原理64对“网格社会基础设施及其上的即插即用网格设备与应用”问题所作的论述与设计尝试，因此我称之为道格论，英文TaoGrid,简称Tao。由于网格问题本身的极端复杂性，又我认识网格问题的肤浅性与研究网格时间较短等因素，目前理论尚需完善、分析不很完全，版本为0.5版。2.11.1 “形”“神”论中国哲学“形”“神”论的要紧思想是：高级事物普遍具有“形”“神”两个方面的规定性。事物的“神”“形”不可分，事物务必“神”“形”具备才能发生作用。“神”是事物内在的本原灵魂，事物的“神”
46、是唯一的，规定着此事物而非彼事物，事物的“神”是统一的整体，当“神”改变时，事物性质发生显著变化；“形”是事物外在的具体表象，表现着事物某一方面的特征，事物的“形”是众多的、分散的、不相干的、具体的、片段的，“形”的改变不影响事物的性质。事物的“神”统一并规定着事物“形”的行为与组合方式。就拿建造一栋房子来打比方，事物的“神”好比这栋房子的设计图纸，图纸当然是完整的，否则造不出房子来，不一致的设计当然造出不一致的房子，图纸决定房子。事物的“形”就好比具体的建筑构件，早期建筑时代，建筑构件比较简单，种类较少，造起房子来就比较烦恼，建筑技术成熟时期，标准构件技术发达，种类繁多，造起房子来又快又标准
47、，而且结构更为合理，房子也更加牢固，易于保护。而这个造房子的过程，却是由网格系统自动完成的！或者者说是网格机制自动实现的！从这个比喻能够看出网格的重大意义，以后我们造房子就是今天的设计图纸啊！一而且使用的是标准化的设计方法。在计算机史上除了VonNeumann的原型机外，绝没有任何一项其它技术能够比拟网格的。关于网格技术的实质问题我在后面还要讨论。事物的“神”就是它的WSDL描述文档，一个网格应用就是由它的WSDL文档规定着的，网格应用的设计就是设计它的WSDL文档；事物的“形”就是众多网络服务的实现代码片段，或者者是网格资源的软件或者硬件实现，都是与具体的语言、环境有关的功能实体。网格应用的
48、“形”“神”结合是由网格基础设施支持下分布式网格操作系统自动完成的。“形”“神”理论较好地揭示了网格与传统计算机环境的关系，定能指导我们认识网格、建设网格。2.11.2 Petri网论Petri网认为，通常系统模型均由两类元素构成：表示状态的元素(S_元素)与表示变化的元素(T_元素)，一个变化通常只涉及几个而不是全部状态元素。Petri网中没有任何形式的固有操纵或者操纵流，也不用全局状态或者全局时钟。Petri网是一个与图灵(hiring)机等价的系统模型。用Petri网设计系统，设计者务必保证每个变迁是可实现的，Petri网理论就能保证整个网系统是可实现的，而且具有petri网系统理论所描述的性质。Petri网研究的就是如何联系S一与T_元素构成系统整体。TaoGrid中的“服务”是Petri网中的变化元素，是由网络服务(WebSerViCe)标准支持与实现的；T
