網(wǎng)格技術(shù)在校園網(wǎng)絡(luò)資源共享中的應(yīng)用

　　隨著教育信息化的深入和因特網(wǎng)的發(fā)展，校園網(wǎng)上的教學(xué)資源越來越豐富，而網(wǎng)絡(luò)資源也呈幾何級(jí)數(shù)增長。而校園網(wǎng)絡(luò)中心或計(jì)算中心對各院系的現(xiàn)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(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)內(nèi)的資源充分共享與協(xié)同工作。

　　網(wǎng)格的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享提供了技術(shù)支持。網(wǎng)格是一種將地理上分布的、異構(gòu)的計(jì)算及存儲(chǔ)資源和設(shè)備通過高速網(wǎng)絡(luò)連接起來。形成高性能的計(jì)算環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)廣泛資源共享的新技術(shù)。校園網(wǎng)格與一般的計(jì)算網(wǎng)格、信息網(wǎng)格不同，其資源提供者是各院系、部的各類資源，包括集群、數(shù)據(jù)庫、高性能計(jì)算機(jī)、個(gè)人PC 機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備等。用戶一般是學(xué)校的教職員工和學(xué)生。他們通過校園網(wǎng)格共享計(jì)算、信息、存儲(chǔ)、專家、數(shù)據(jù)、教學(xué)等資源。因此，網(wǎng)格技術(shù)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用使得校園網(wǎng)的資源能夠在更大范圍內(nèi)共享，極大地改變現(xiàn)有校園網(wǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀。

　　1 網(wǎng)格技術(shù)簡介

　　1．1 數(shù)據(jù)網(wǎng)格

　　數(shù)據(jù)網(wǎng)格是一種面向大型分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的網(wǎng)格，它將全球范圍內(nèi)分布的、異構(gòu)的存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)資源通過高性能網(wǎng)絡(luò)連接起來，并提供相關(guān)機(jī)制使用戶能夠透明地訪問和處理大型分布式數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)網(wǎng)格研究聚集于大型分布式數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理、傳輸、數(shù)據(jù)訪問的優(yōu)化、數(shù)據(jù)可靠性與可獲取性，以及計(jì)算資源的調(diào)度等。數(shù)據(jù)網(wǎng)格的主要目標(biāo)就是為分布式的數(shù)據(jù)密集型的應(yīng)用程序提供服務(wù)以及基礎(chǔ)設(shè)施，因此數(shù)據(jù)網(wǎng)格必須提供一組安全的高性能的協(xié)議用來保證大型數(shù)據(jù)集的傳輸，以及確保數(shù)據(jù)能夠根據(jù)用戶的需要在全網(wǎng)范圍內(nèi)復(fù)制、分發(fā)。

　　1．2 元數(shù)據(jù)

　　元數(shù)據(jù)是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是關(guān)于數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。它用于描述數(shù)據(jù)的內(nèi)容、覆蓋范圍、質(zhì)量、管理方式、數(shù)據(jù)的所有者、數(shù)據(jù)的提供方式等信息，是數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)用戶之間的橋梁。

　　2 校園網(wǎng)格設(shè)計(jì)

　　2．1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

　　隨著校園網(wǎng)絡(luò)資源的快速增長，校園網(wǎng)絡(luò)內(nèi)形成了越來越多的信息孤島。一方面是用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的需求，而另一方面大量網(wǎng)絡(luò)資源不能得到有效的使用。校園數(shù)據(jù)網(wǎng)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(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一訪問和數(shù)據(jù)共享，充分利用網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)資源，為科學(xué)研究和協(xié)同學(xué)習(xí)提供一個(gè)廣闊的資源平臺(tái)。校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)如下：1)統(tǒng)一、透明的訪問接口：校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)為用戶提供一個(gè)一致的、方便的訪問資源方法；2)為用戶提供高效的數(shù)據(jù)訪問：使用復(fù)制技術(shù)在網(wǎng)格系統(tǒng)中產(chǎn)生多個(gè)數(shù)據(jù)副本，以平衡系統(tǒng)負(fù)載，提高數(shù)據(jù)訪問的響應(yīng)時(shí)間和系統(tǒng)的容錯(cuò)性；3)統(tǒng)一的資源命名：采用全局統(tǒng)一的命名機(jī)制來訪問和操作數(shù)據(jù)，給用戶提供一個(gè)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(chǔ)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(cuò)性：系統(tǒng)采用局部自治，全局協(xié)調(diào)的結(jié)構(gòu)；6)安全性：通過有效的安全機(jī)制保障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。

　　2．2 校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)是基于校園網(wǎng)的現(xiàn)有資源構(gòu)建的，該系統(tǒng)具有分布式、層次式的體系結(jié)構(gòu)，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(gòu)成：元信息管理和存儲(chǔ)資源代理。元信息管理主要為系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)提供元信息支持。存儲(chǔ)資源代理主要完成數(shù)據(jù)的訪問和操作。在系統(tǒng)的每個(gè)自治內(nèi)部署存儲(chǔ)資源代理以實(shí)現(xiàn)自治域系統(tǒng)的功能。用戶可以通過存儲(chǔ)資源代理透明的訪問各種資源而不必關(guān)心底層的物理操作。通過存儲(chǔ)資源代理和元信息管理為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一、透明的訪問方式，實(shí)現(xiàn)所需功能。用戶請求存儲(chǔ)資源代理，通過存儲(chǔ)資源代理和元信息管理的交互獲取所需元信息，并調(diào)度到合適的資源來實(shí)現(xiàn)訪問、修改以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鳌?/p>

　　校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)的功能主要分為3部分：元信息管理、數(shù)據(jù)管理和安全管理。如表l所示。

　　1)元信息管理用戶元信息管理、數(shù)據(jù)元信息管理和副本元信息管理。用戶元信息管理：負(fù)責(zé)管理網(wǎng)格用戶的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)對用戶的統(tǒng)一管理和控制。數(shù)據(jù)元信息管理：負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)中的各種資源，為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的邏輯視圖。副本元信息管理：負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)中的所有副本，為副本的創(chuàng)建、選擇與定位以及副本的一致性管理提供支持。

　　2)數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)訪問的調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)復(fù)制。數(shù)據(jù)訪問的調(diào)度：負(fù)責(zé)應(yīng)答用戶的訪問請求，并根據(jù)用戶的請求執(zhí)行相應(yīng)的操作。數(shù)據(jù)傳輸：負(fù)責(zé)完成相應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)安全、高效地傳輸。數(shù)據(jù)復(fù)制：負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)復(fù)制操作，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)副本。

3)安全管理分別完成對數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)中用戶的身份和資源的認(rèn)證，并為符合條件的用戶或資源授予一定的訪問權(quán)限。