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)資源也呈幾何級數(shù)增長。而校園網(wǎng)絡(luò)中心或計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)的計算及存儲資源和設(shè)備通過高速網(wǎng)絡(luò)連接起來。形成高性能的計算環(huán)境，從而實現(xiàn)廣泛資源共享的新技術(shù)。校園網(wǎng)格與一般的計算網(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、高性能計算機、個人PC 機、存儲設(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)格共享計算、信息、存儲、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)存儲和處理的網(wǎng)格，它將全球范圍內(nèi)分布的、異構(gòu)的存儲和數(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，以及計算資源的調(diào)度等。數(shù)據(jù)網(wǎng)格的主要目標就是為分布式的數(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

　　2．1 設(shè)計目標

　　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)的存儲資源，為科學(xué)研究和協(xié)同學(xué)習(xí)提供一個廣闊的資源平臺。校園數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)主要實現(xiàn)目標如下：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)生多個數(shù)據(jù)副本，以平衡系統(tǒng)負載，提高數(shù)據(jù)訪問的響應(yīng)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(shù)據(jù)，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(diào)的結(jié)構(gòu)；6)安全性：通過有效的安全機制保障系統(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

　　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：元信息管理和存儲資源代理。元信息管理主要為系統(tǒng)功能的實現(xiàn)提供元信息支持。存儲資源代理主要完成數(shù)據(jù)的訪問和操作。在系統(tǒng)的每個自治內(nèi)部署存儲資源代理以實現(xiàn)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(guān)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(xiàn)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(diào)度到合適的資源來實現(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：負責管理網(wǎng)格用戶的相關(guān)信息，實現(xiàn)對用戶的統(tǒng)一管理和控制。數(shù)據(jù)元信息管理：負責管理數(shù)據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)中的各種資源，為用戶提供一個統(tǒng)一的邏輯視圖。副本元信息管理：負責管理數(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：負責應(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：負責完成相應(yīng)節(jié)點之間數(shù)據(jù)安全、高效地傳輸。數(shù)據(jù)復(fù)制：負責完成數(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證，并為符合條件的用戶或資源授予一定的訪問權(quán)限。