校園網格系統(tǒng)的研究與設計

摘要：隨著校園網絡資源的快速增長，為實現資源共享，最大限度地避免了“信息孤島”的局限性，結合黃淮學院校園網資源現狀及管理需求。設計了面向服務的校園網格系統(tǒng)拓撲結構，構建了面向服務的層次系統(tǒng)架構及服務訪問模型，為用戶提供統(tǒng)一透明的網格服務。
關鍵詞：網格；校園網格；資源共享；OGSA；拓撲

隨著教育信息化的深入和因特網的發(fā)展，校園網上的教學資源越來越豐富，而網絡資源也呈幾何級數增長。而校園網絡中心或計算中心對各院系的現有資源缺乏有效的整合和管理。使得各種單一資源利用率相對較低，很難實現校園網內的資源充分共享與協(xié)同工作。
網格的出現為實現網絡資源共享提供了技術支持。網格是一種將地理上分布的、異構的計算及存儲資源和設備通過高速網絡連接起來。形成高性能的計算環(huán)境，從而實現廣泛資源共享的新技術。校園網格與一般的計算網格、信息網格不同，其資源提供者是各院系、部的各類資源，包括集群、數據庫、高性能計算機、個人PC機、存儲設備等。用戶一般是學校的教職員工和學生。他們通過校園網格共享計算、信息、存儲、專家、數據、教學等資源。因此，網格技術在校園網中的應用使得校園網的資源能夠在更大范圍內共享，極大地改變現有校園網的應用現狀。

1 網格技術簡介
1．1 數據網格
數據網格是一種面向大型分布式數據存儲和處理的網格，它將全球范圍內分布的、異構的存儲和數據資源通過高性能網絡連接起來，并提供相關機制使用戶能夠透明地訪問和處理大型分布式數據集。數據網格研究聚集于大型分布式數據的存儲和管理、傳輸、數據訪問的優(yōu)化、數據可靠性與可獲取性，以及計算資源的調度等。數據網格的主要目標就是為分布式的數據密集型的應用程序提供服務以及基礎設施，因此數據網格必須提供一組安全的高性能的協(xié)議用來保證大型數據集的傳輸，以及確保數據能夠根據用戶的需要在全網范圍內復制、分發(fā)。
1．2 元數據
元數據是描述數據的數據，是關于數據的結構化數據。它用于描述數據的內容、覆蓋范圍、質量、管理方式、數據的所有者、數據的提供方式等信息，是數據與數據用戶之間的橋梁。

2 校園網格設計
2．1 設計目標
隨著校園網絡資源的快速增長，校園網絡內形成了越來越多的信息孤島。一方面是用戶對網絡資源的需求，而另一方面大量網絡資源不能得到有效的使用。校園數據網格系統(tǒng)就是為了解決此矛盾而提出來的。它可以很好地實現異構數據的統(tǒng)一訪問和數據共享，充分利用網絡的存儲資源，為科學研究和協(xié)同學習提供一個廣闊的資源平臺。校園數據網格系統(tǒng)主要實現目標如下：1)統(tǒng)一、透明的訪問接口：校園數據網格系統(tǒng)為用戶提供一個一致的、方便的訪問資源方法；2)為用戶提供高效的數據訪問：使用復制技術在網格系統(tǒng)中產生多個數據副本，以平衡系統(tǒng)負載，提高數據訪問的響應時間和系統(tǒng)的容錯性；3)統(tǒng)一的資源命名：采用全局統(tǒng)一的命名機制來訪問和操作數據，給用戶提供一個全局統(tǒng)一視圖，方便用戶對資源的管理和操作；4)資源定位的透明性：系統(tǒng)通過副本目錄元信息和存儲資源代理來完成資源的定位以及對資源的操作；5)靈活性和容錯性：系統(tǒng)采用局部自治，全局協(xié)調的結構；6)安全性：通過有效的安全機制保障系統(tǒng)的數據安全。
2．2 校園數據網格系統(tǒng)的結構設計
校園數據網格系統(tǒng)是基于校園網的現有資源構建的，該系統(tǒng)具有分布式、層次式的體系結構，既避免了集中式管理帶來的系統(tǒng)瓶頸問題，也有效解決了對于資源的統(tǒng)一管理問題。如圖1所示，該系統(tǒng)主要由2部分構成：元信息管理和存儲資源代理。元信息管理主要為系統(tǒng)功能的實現提供元信息支持。存儲資源代理主要完成數據的訪問和操作。在系統(tǒng)的每個自治內部署存儲資源代理以實現自治域系統(tǒng)的功能。用戶可以通過存儲資源代理透明的訪問各種資源而不必關心底層的物理操作。通過存儲資源代理和元信息管理為用戶提供一個統(tǒng)一、透明的訪問方式，實現所需功能。用戶請求存儲資源代理，通過存儲資源代理和元信息管理的交互獲取所需元信息，并調度到合適的資源來實現訪問、修改以及數據傳輸等操作。