服务资源网格（TaoGrid05）服务资源网格（T.docx

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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