ChinaGrid核心中间件CGSP2.0提供高效服务来源:中国教育和科研计算机网  作者:武永卫 吴松  发布时间:2009-06-22  [ 字号: ]

ChinaGrid公共支撑平台(ChinaGrid Support Platform, 简称CGSP)二期经过一年的紧张开发和准备,于2006425凌晨发布对外公测(Beta)版。CGSP-II相比于一期,增加了华南理工大学、山东大学、中国科技大学、兰州大学和西北工业大学的研发力量。目前,20所大学的校园网格平台将全部移植到2.0版上。此次发布的CGSP-II在安全性、易用性、可靠性上相对于CGSP-I都有了很大的提高。

CGSP是为ChinaGrid的建设和发展而研制的网格核心中间件。它对教育和科研系统中的各种资源进行整合,屏蔽网格资源的异构性和动态性,为各种科学计算与工程研究提供高性能的、高可靠的、安全方便的透明网格服务。设计出发点如图1所示,CGSP提供ChinaGrid的服务门户,同时也为各种网格应用的开发提供一套完整的开发和部署环境。图2给出了CGSP主要的功能模块。

基于CGSP,整个ChinaGrid网格系统可以构造成一个树型层次结构,如图3所示。图4则给出了CGSP详细的工作流程和各软件模块的部署方案。

CGSP的主要特点有:

符合OGSA规范,参照网格最新理念WSRF实现,支持超级(虚拟)服务、普通Web ServiceWSRF服务等多种服务模式;

ChinaGrid具有区域性非常强的特点,为了实现就近取材,同时满足ChinaGrid中各个专业网格的自治性的要求,CGSP引入了“域”的构建模式,每个域可以单独对外提供服务;

CGSP的可扩展性设计能够满足ChinaGrid不断扩展的需求,树型结构使其规模能够逐步扩展到全国多所高校;

保证了ChinaGrid的完整性和统一性,从根域出发的全局监控和统一入口体现了ChinaGrid的整体性,而各个子域又可以具有各自独立的Portal

 

CGSP功能模块

网格门户(Portal

作为ChinaGrid的网格服务展现方式,网格门户是最终用户使用网格的入口。通过网格门户,用户可以提交作业、监视作业运行、管理和传输数据、查询网格资源信息,同时网格门户还具有用户管理、网格资源使用记账等功能。

网格开发环境

其主要功能是提供资源网格化封装的工具包和网格构建管理工具包,以及提供面向网格环境的编程模型,用于复杂网格作业的开发。

信息中心

其主要功能是负责网格环境中各类资源信息的管理,实现一个全局的资源视图,提供网格信息服务,并实时更新网格资源信息。为最终用户和网格环境中其它关键模块提供各类网格资源的实时信息等。

统一管理层

其主要功能是为网格环境中各类作业操作提供基础支持,具体分为如下四个子模块。

服务容器:其主要功能是在网格环境内的各个节点上,提供一个网格服务安装、部署、运行、监控的环境,并为监视网格节点的资源实时状态提供必要的支持。

数据管理:主要功能是负责网格环境中各类存储资源和文件数据的管理,实现一个全局的文件数据视图,使得用户透明访问网格环境上的各种数据文件。

作业管理:主要功能是在信息服务和数据管理的基础上,为最终用户的计算任务提供一个作业管理、调度和监控的支持,以便实现网格内数据和资源的透明访问和分布资源之间的协同工作。

域管理:ChinaGrid是按域进行组织的,域是指可以作为一个独立的网格对外提供服务的系统,一个域可以是一个专业网格,也可以是一个区域网格。域管理的主要功能是负责域内的用户管理、日志、记账、以及与其他域之间的交互,使得域管理员可以方便地对本域的用户、服务、资源、域间交互策略等进行管理。

网格安全

所提供的功能包括用户身份的认证、资源和服务的授权、加密传输,以及用户身份到资源授权的映射等。

计算节点层

真正提供网格服务的节点,可以是集群等大型计算设备,也可以是普通微机和工作站等。

CGSP是一组互相配合的软件组件,支持ChinaGrid网格应用的开发、调试、部署、运行管理以及系统监控等各个环节。基于CGSP,整个ChinaGrid网格系统可以构造成一个分层树型结构,如图3所示。每一个域,不管是根域、域、还是子域,都有自己的CGSP Portal、开发层、管理层和信息层等;各层次的域具有相同的逻辑结构和功能模块。根域、域、子域用来表明它们之间的父子关系,而整个ChinaGrid就是由这样的一些域作为节点组成的一颗树。各个域可以共享一个全局认证中心,也可以有不同的认证中心。在现阶段,为了降低复杂性,整个ChinaGrid采用同一个全局认证中心。

 

树型结构中所有域节点的内部逻辑结构都相同,即如图4所示,都由6个主要模块组成。

CGSP是一套相互协作的软件组件,和Microsoft Office一样,它包含若干个可独立运行的软件系统,用于支持开发过程、运行过程、系统安装过程和系统管理的各个环节。另外,CGSP还提供一组面向网格应用开发者的应用编程接口(API)和编程模式。根据这些软件系统使用方式的不同,我们将其划分为运行态和开发态。

运行态软件模块

包括Portal、作业管理、服务容器、信息服务、域管理器、数据管理、安全管理。这些软件模块经过合理部署后可以协同工作,实现ChinaGrid范围的资源共享与协同问题求解。

开发态软件模块

包括CGSP网格开发环境提供的各种工具,例如资源包装工具、作业定义工具、Portal开发工具、并行编程模型及其运行环境、可视化管理/监控程序以及面向远程安装配置管理的CGSP安装工具。

 

CGSP的部署和工作流程

网格应用一般可划分为三个部分:资源(包括计算资源、存储资源、软件与遗留系统资源、数据资源等)、作业(也称业务流程)和人机交互。在部署CGSP的时候,首先,需要在待集成的资源附近部署CGSP的网格服务容器,并通过网格开发环境提供的资源包装工具对不同资源进行封装,封装后的服务应当被部署进服务容器(如图5中,S1S2S3分别是命令行形式的软件、遗产程序以及远程资源封装后的服务)。针对存储空间这类特殊的资源,我们通过数据管理系统对其进行封装和抽象,提供逻辑的存储地址空间。

其次,我们需要通过作业定义工具,将某个领域的典型业务流程建模为用JDL描述的作业,并部署进作业管理器。由于作业管理器本质上也需要接受以SOAP协议传输的作业请求,因此作业管理器需要同服务容器集成部署,由服务容器实现基本的网格服务处理,由作业管理器完成作业请求处理、服务发现与选取、作业向服务的分配等。

第三,每个域内需要部署信息服务,它从服务容器收集服务信息,并向作业管理器等其他软件模块提供支持。

第四,可以根据每类专业需求部署一个或若干个网格PortalPortal开发工具可以协助用户生成满足用户交互需求的Web应用,并部署进Portal。此外,每一域内还需要部署域管理器,满足域管理功能和用户管理、跨域身份映射的需求

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