[正版]书籍正版 网络计算环境:资源管理与互操作 栾钟治 科学出版社 计算机与网络 9787030421555

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序 前言
篇网格资源管理
第 1章网格资源管理概述 3
1.1 网格资源 3
1.2 资源管理的目的能4
1.3 资源管理操作 5
1.3.1 资源信息收集 5
1.3.2 资源信息更新 5
1.3.3 资源发现5
1.3.4 资源分配5
1.3.5 资源定位5
1.3.6 资源迁移6
1.3.7 资源预约6
1.4 网格资源表示 6
第 2章资源管理研究与相关技术 7
2.1 URI模型7
2.1.1 URI、URL、URN之间的关系 7
2.1.2 URI的发展历史 8
2.1.3 URI引用 9
2.1.4 URI解析 10
2.1.5 URI与 XML命名空间 10
2.2 OGSA服务框架 11
2.2.1 Web Service基础 12
2.2.2 命名 12
2.3 WSRF框架 13
2.3.1 WSRF的提出 13
2.3.2 WSRF的技术规范 14
2.3.3 WSRF的优点及发展 15
2.4 Web Service模型 16
2.4.1 Web Service产生的背景 16
2.4.2 Web Service的架构 16
2.4.3 Web Service关键技术 17
2.4.4 Web Service的优点 21 参考文献 21
第 3章网格资源管理模型 23
3.1 网格资源表示的需求 23
3.2 网格资源表示的关键问题 24
3.2.1 地址空间的组织括表示与描述) 24
3.2.2 部署与注册 24
3.2.3 定位与发现 24
3.2.4 资源的使用 24
3.2.5 资源的更新和凋亡 25
3.2.6 底层管理 25
3.3 网格资源描述模型 25
3.3.1 物理地址空间 26
3.3.2 虚拟地址空间 26
3.3.3 有效地址空间 26
3.3.4 地址转换 26 参考文献 27
第 4章资源发现与访问 28
4.1 网格资源发现需求 28
4.1.1 网格资源发现机制的主要任务 28
4.1.2 现有的网格资源的查找方式 28
4.1.3 资源发现机制的基本思想和关键技术 29
4.1.4 面临的主要问题 30
4.2 网格资源发现技术 31
4.2.1 UDDI 31
4.2.2 Globus Toolkit 31
4.2.3 Condor 32
4.2.4 UNICORE 33
4.2.5 LCG/EGEE 33
4.3 P2P系统的资源发现 34
4.3.1 非结构化 P2P系统 34
4.3.2 结构化 P2P系统 35
4.3.3 不同结构的 P2P系统比较 35
4.4 基于 P2P的网格资源发现系统 36
4.4.1 非结构化系统 36
4.4.2 结构化系统 38
4.5 结论 42 参考文献 42
第 5章织女星计算网格 45
5.1 软件层次 45
5.2 硬件拓扑 46
5.3 部署结构 46
5.4 运行结构 47
5.5 主要模能及实现 48
5.5.1 信息服务 49
5.5.2 作业服务 51
5.5.3 文件服务 52
5.5.4 资源管理 54
5.5.5 机制 55
第 6章织女星信息网格 59
6.1 资源空间问题 59
6.1.1 应用需求和问题 60
6.1.2 信息网格资源空间问题 60
6.2 问题定义 61
6.3 REVP模型 62
6.3.1 物理关系 62
6.3.2 虚拟关系 64
6.3.3 有效关系 66
6.3.4 REVP特点 67
6.4 社区 68
6.5 信线 69
6.5.1 命名和表示 69
6.5.2 物理地址命名 69
6.5.3 逻辑地址命名 70
6.5.4 信线 70
6.6 REVP模型质讨论 71
6.7 REVP模型应用 73
6.8 REVP模型实现 75 参考文献 76
篇控
第 7章控概述 79
7.1 网格资源管理概述 79
7.2 需求分析 80
7.3 技术难点 81
7.4 监控模型 82
7.4.1 闭环模型 82
7.4.2 层次模型 83
7.4.3 生产者 /消费者模型 83
7.4.4 基于资源自主逻辑的监控模型 84
7.5 监控系统的分类 87
7.6 典型的监控系统介绍 88
7.6.1 网络气象服务 NWS 88
7.6.2 Ganglia 88
7.6.3 Hawkeye 90
7.6.4 Globus MDS 91
7.6.5 MonALISA 92
7.6.6 R-GMA 92 参考文献 93
第 8章控标准设计 95
8.1 逻辑模型 95
8.1.1 探测器、适配器和监控服务 96
8.1.2 注册中心 96
8.1.3 存储工具集 96
8.1.4 代理服务 96
8.1.5 应用具体模块 97
8.2 探测器 /适配器 97
8.3 监控服务 98
8.4 注册中心 100
8.5 通用存档服务 101
8.6 代理服务 102
8.7 补充说明 104 参考文献 104
第 9章控标准的参考实现： CGSV 105
9.1 CGSV概述 105
9.2 CGSV的设计理念 106
9.2.1能需求 106
9.2.2 能需求 107
9.3 CGSV的部署与使用 109
9.4 数据采集的实现 110
9.4.1 资源对象 110
9.4.2 探测器的实现 111
9.4.3 适配器的实现 112
9.4.4 传输与控制协议 112
9.5 监控服务的实现 113
9.5.1 目标系统描述 113
9.5.2 内部工作过程 115
9.6 索引服务的实现 116
9.7 代理服务的实现 117
9.8 存档服务的实现 119
9.9 监控数据的应用 121
9.9.1 监控数据的可视化展示 121
9.9.2 网格记账溯源 122 参考文献 126
第三篇网格互r>第 10章网格互操作框架 129
10.1 网格互操作中的基本概念 129
10.1.1作业 129
10.1.2批作业执行系统(批作业操作系统) 129
10.1.3网格中间件 129
10.1.4作业描述语言( JSDL) 131
10.1.5互操作 131
10.2 网格互操作的基本方法和主要因素 131
10.3 网格互操作模型 135
10.4 网格作业互操作 136
10.4.1网格作业互操作方法 136
10.4.2网格作业描述 136
10.4.3通用接口 138
10.5 网格数据互操作 141
10.5.1网格数据互操作方法 141
10.5.2数据类型定义 142
10.5.3通用接口与传输协议 145
10.6 网格互操作中的 154 参考文献 155
第 11章一种基于网关的网格数据互操作 156
11.1数据互操作面临的问题 156
11.2数据网关设计 157
11.2.1数据网关的架构 157
11.2.2异构存储资源的访问 157
11.2.3多策略支持 158
11.2.4运行时支持 159
11.2.5错误恢复 159
11.2.6本地数据迁移 160
11.2.7数据网关的机制 160
11.3应用实例与分析 160
11.3.1数据传输与错误恢复 161
11.3.2动态协议选择 162
11.3.3本地数据迁移 162 参考文献 163
第 12章一种跨域令牌服务 164
12.1 目前流行的跨域服务访问模型 164
12.1.1 SAML模型 164
12.1.2 WS-Trust与 SAML结合模型 166
12.1.3 WS-Federation模型 168
12.1.4现有模型的不足 170
12.2 跨域令牌服务模型 170
12.2.1跨域令牌获取 170
12.2.2异构域身份映射机制 173
12.2.3令牌服务协作 174
12.2.4分析 175
12.3 原型系统体系结构 176
12.3.1分层体系结构 176
12.3.2运行时结构 179
12.4 会话与协议封装 180
12.4.1会话设计 180
12.4.2 SOAP协议绑定 181
12.5 跨域令牌的签发实现 183
12.5.1统一令牌标识 183
12.5.2异构域身份映射 185
12.5.3令牌服务协作 187
12.5.4令牌查找 187
12.6 令牌接入抽象 188
12.6.1令牌接入接口 188
12.6.2令牌接入配置接口 191
12.7 令牌接入实现 192
12.7.1 X.509接入实现 192
12.7.2 Kerberos接入实现 194
12.7.3 SAML接入实现 197
12.7.4用户密码 LDAP接入实现 199
12.7.5自定义接入实现原则 201 参考文献 202
第 13章网格互操作案例分析 203
13.1 案例 1：GOS与 gLite的互操作 203
13.1.1互操作组件描述 203
13.1.2作业状态对应 204
13.1.3数据互操作 205
13.1.4互操作环境部署 206
13.2 案例 2：应用 Adaptor模式使用 JSAGA集成 GOS 207
13.2.1环境构建 207
13.2.2架构设计 209
13.2.3模块设计 211
13.2.4作业适配接口模块实现 213
13.2.5适配接口模块实现 215
13.2.6 JSAGA-Driver模块实现 215
13.2.7动态加载模块实现 216
13.2.8文件转换模块实现 217
13.2.9用户映射模块实现 218 参考文献 218

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篇 网格资源管理
第 1章
当前不论是科学计算、商业计算、企业计算、家庭计算还是个人计算，几乎无一例外都是以网络为基础的计算环境。网络为基础的计算环境的一个基础问题是资源的表示和访问问题，这是资源管理、资源共享、资源交互、资源计算的基础。云计算技术、网格技术提供了跨组织、跨地域资源共享和协同的技术与方法，通过这些技术可以协同分散在各地的大量科研资源来求解复杂的科研问题，也可以实现广域范围内的商业计算和信息共享。像 TCP/IP协议是互联网的核心一样，为了实现跨地域的资源及计算力协同共享的目的，同样需要制定一系列的标准和规范，如统一命名 /术语、统一计算资源的属和语义描述能实现的技术方法等。网格资源表示与访问标准提供一套资源接入网格系统的规范和接口，以及访问和利用网格资源的接口标准。
1.1 网格资源
网格资源是指所有能够通过网格远程使用的实体括计算机软件、计算机硬件、设备和仪器、人类资源等。计算机软件资括系统软件、应用程序、数据等；计算机硬件资括处理器、存储器、硬盘，以及其他计算机设施；设备和仪括通信介质、天文望远镜、显微镜、传感器等；人类资源是网格上昀具有伸缩的资源，它是指人的知识、能力等多种因素。
网格资源的种类很多能各异，可以从不同的角度将它们分成不同的类别。根据资源能否移动可将资源分为可移动资源和不可移动资源。可移动资括数据、程序、代码等，不可移动资源是无法通过网格操作实现地理位置移动的资源，如各种硬件、设备。根据资源是否可重复使用的特可将资源分为可重复使用的资源和不可重复使用的资源。根据资源是否可的特可将网格资源分为可资源和资源，可资源是指可以通过指令或服务请求把一份资源变为多份，如数据、应用程序、服务等。
网格中的资源具有以往集群系统、并行系统和分布式系统中的资源所不具备的特点。个特点是异构，网格中的资源种类繁多能各异，访问接口也不尽相同，本地管理系统不同，共享规则不同。个特点是动态，网格中的资源可自由地加入和离开网格系统，资源的可用状态、服务能力、负载等都间而动态变化。第三个特点是自治，网格资源由本地管理机构管理，网格资源的使用必须遵循资源拥有者的管理策略。第四个特点是二分，网格资源是由具体的资源拥有者提供的，除了专门提供给网格用户使用的网格资源之外，大部分资源同时作为网格用户可以使用的网格资源和资源拥有者自己使用的本地资源，网格资源的使用必须要保证资源本身的、资源拥有者的利益以及使用该资源的其他网格用户的合法权益。
网格资源的这些特点决定了网格资源管理系统应当隐藏异构，为用户提供统一的访问接口；要屏蔽动态，保证用户使用的质量；要尊重资源的本地管理机制和策略；要仔细审查网格用户的请求，确保网格资源的和资源拥有者的权益。
网格中的资源共享不同于以往的计算机之间的文件交换和远程登录，而是直接访问计算机、软件、数据、设备和仪器等资源。网格资源由其拥有者决定何时、何人、怎样使用。
1.2 资源管理的目的能
网格资源管理的任务是把网格中分散的各种资源管理起来，使多个资源请求者可以共享使用网格中的同一个资源，资源请求者可以根据业务需要同时或先后使用网格中的多个资源，而不需要资源请求者付出额外的劳动。资源管理的目括以下三个方面。
(1)为用户提供访问资源的简单接口。资源管理模块隐藏资源实际使用的复杂技术细节，将物理资源抽象为逻辑资源，并提供给用户。
(2)协调资源的共享使用。资源管理模块采用排队策略、分时共享策略或其他策略决定多个请求者如何使用同一个资源，这些策略是根据资源本身的特和拥有者制定的策略确定的。同时资源管理模块还应支持一个请求者请求使用多个资源的需要。
(3)代替请求者去使用资源，并建立的网格资源使用机制。资源管理器作为用户，代替网格用户在资源行工作，用户请求时，资源管理器为该用户在资源本地建立一行活动的场所——用户容器，用户在容器内使用资源。容器严格定义了用户拥有的权限和行的操作等。通过这种方式避免了多个网格用户在资源的同一个本地账号下活动的隐患。容器可在请求时动态地建立并在请求结束后撤销，同一资源上用户容器的数目很少，不会带来大的管理负担。
资源管理模块除了管理资源的使用过程以外，更重要的是管理资源的整个生命周期，即资源的注册、共享到注销的整个过程。此时，资源管理器需要具备的基括：资源注册、资源发现、资源部署、资源代理和资源注销。
1.3 资源管理r>网格资源管理模块的基本操作有以下七个，实际的资源管理可以在这些基本操作的基础上提供更复杂的操作。
1.3.1 资源信息收集
资源管理器主要收集和存储两类信息。一类是资源在加入网格时报告自己的相关信息，如资源名称、类型、拥有者信息等，资源管理器将其记录下来，供使用该资源的应用或用户使用。另一类是网格内动态产生的资源信息，如资源使用情况等。
1.3.2 资源信息更新
资源信息经常会间而变化，如可用 CPU数目的变动、资源负载、使用情况等。资源管理器周期地更新这些信息，以免过期信息造成资源使用故障。信息更新频率的确定关重要，频繁的更新可以及时反映资源的实际信息，但会增加通信的负担。
1.3.3 资源发现
资源发现是资源拥有者和资源请求者之间的纽带，通过该机制，资源请求者才能从数目巨大的资源中发现并使用自己请求的资源。资源发现机制是根据资源请求者的资源请求描述，从网格上为请求者找到满足该描述要求的合适资源，并返回该资源的标识符。
1.3.4 资源分配
资源分配的依据是作业提交者用作业描述语言声明的参数，以及资源拥有者对资源使用所制定的策略。在拥有多资源和多用户的动态网格环境中，资源的分配需要考虑以下两种情况，一是如何从多个可用的资源中选择合适的一个或多个资源分配给请求用户使用，二是如何从请求同一资源的众多请求者中决定哪个或哪些请求者允许使用资源。通常而言，资源分配的输出结果是请求者的作业与资源的匹配关系，以及使用资源的时段、资源能力( CPU数目、存储空间、软件使用许可证数目等)、使用权限等。
1.3.5 资源定位
资源定位是根据资源的属描述获得相应资源物理地址的过程。网格中每个资源都有的物理地址，用户通过该地址实现对资源的访问，但该地址是供机器使用的，不易被人理解。实际上，用户使用网格资源时，不需要知道物理地址，而是用属描述的方式指定所需资源，并把描述提交给网格，网格中的转换机制再把资源的属描述转换成用户可以访问的资源的实际物理地址。
1.3.6 资源迁移
资源迁移是可移动网格资源从一个位置移动到另一个位置的过程括服务迁移、作业迁移、数据迁移、软件迁移等。资源迁移的依据是资源的使用情况和网格中可承载该资源的节点运行情况。资源迁移的目的是提高用户访问资源的率，以及网格负载衡。
1.3.7 资源预约
资源预约是资源请求者在正式使用资源之前，向资源拥有者请求其使用时段内把所需资源预约给自己使用，并保证所需的服务质量。具体的预约请括 CPU数目、存储空间、网络带宽、软件使用许可证数目等。资源预约可分为提前预约和立即预约两种，提前预约是预约时间在开始使用时间之前的预约，立即预约的预约时间等于开始使用时间，即预约后马上使用。按预约资源数目分，资源预括单资源预约和多资源联合预约，多资源联合预约是常见的形式，它需要对用户应用所需的多个资源，如远程数据传输所需的存储空间和网络传输带宽，行预约。
1.4 网格资源表示
网格资源的统一描述和访问的表示规范是网格资源管理、发现、访问等标准化的基础，主要涉及资源描述括计算资源的描述，存储资源的描述，主机及逻辑计算机的表示、资源的描述)，资源选定描述、资源组织描述括对于顺序的描述和对于组合的描述)，异构资源的统一访问方法和接口括对计算资源、软件资源、存储资源等的访问)等 4个方面的内容。研究内容将涉及主机向集群管理节点声明资源、集群向网格任务管理节点声明资源、用户向任务管理节点申请资源、资源的需求表示、任务节点的需求组织、任务节点的分布、作业的提交执行、数据的存储管理和传输等问题。