一种基于知识的分布式网格资源管理模型

摘　要：本文构建基于知识的分布式网格资源管理模型入手，提出了一种新的网格资源管理模型。该模型增强了网格资源管理系统的可扩展性。

关键词：P2P技术；DHT；网格资源管理
　　1、面向Web服务的网格模型
　　2003年发布了符合OGSA的规范GlobusToolkit3.0（GT3）。放网格服务基础设施（OGSI的）是GT3提供了一个完整的实现，它定义了与OGSI兼容的服务，如服务发现、程序执行作业的提交、监控和可靠的文件传输等等。并定义了一组约定与扩展，这些扩展与使用Web服务描述语言(WSDL)和扩展标识语言(XML)模式有关。这些扩展可以便于启用有状态服务。
　　2、P2P计算
　　基本的Internet协议TCP/ IP协议，而不是客户端和服务器之间的所有设备互联网概念是两两等价的，可以建立彼此的联系，双向传递信息，但也有一些应用程序按照与P2P模型设计，如新闻组，电子邮件，是非常成功的分布式对等网络。
　　2.1 P2P的定义
　　Clay Shirky告诉我们关于对等计算的定义：利用互联网的边缘资源的一类应用称为对等计算。这里的边缘设备资源是指如存储、CPU周期、内容等的一类应用。因为获得这些分散的资源：指在一个不稳定的和非预测的IP地址连接的环境中，P2P节点必须能够运行的DNS系统，并有独立的集中最充分的自主权服务器或独立。
　　2.2 基于DHT的资源定位方法
　　在P2P网络上的每个节点和资源用一个ID唯一标识自己本身，这个ID的获得用哈希的方法得到实现。这就是DHT的思想。此时，节点负责一部分ID空间，资源根据其自身的ID映射到相应的节点。根据节点的映射关系形成一个路由表，通过这个路由表的选择转发可以查找相关资源，并保证在一定的跳数内可以定位到任何的资源。这种DHT的资源定位方法是分布式应用的基础。其具有以下优点：如内在安全性、健壮性、以及可扩展性何负载平衡等方面。利用DHT资源定位方法进行定位的P2P网络的拓扑有两种结构，一类为环形的网络拓扑，一类是高维度几何空间拓扑。
　　3、基于知识的分布式网格资源管理模型
　　3.1基于知识的分布式网格资源管理模型
　　（1）网格模型的定义
定义3.1:用网格G=(N，K)的模型来定义网格:
网格G=(N，K)，其中N的含义是网格站点集，K的含义是网格知识库集。
其中，N={n}，每个站点都是一个网格自治管理域，同时定义为n=(M，Z)，其中M是指该站点的资源管理器，Z={z}是指此站点的网格资源集；K=(Kq，Kb)，Kq指的是全局的网格知识库集，Kb={k}指的是本地的网格知识库集合，本地网格知识库集合与站点是一一对应的关系，本地网格知识库集合存放在相应站点的资源管理器里面。
　　3.2网格模型体系结构
　　知识的分布式网格资源管理模型兼具有两种模型的特点：其既具有分布式系统的特点，又兼具集中式系统的特点。其集中管理的特性表现在站点内部资源的集中管理，即站点内部由资源管理器集中进行管理；其分布系统的特点表现在网格资源的全局管理，即各站点的资源管理器通过P2P网格相联已构成网络，称为资源管理器网络。通过资源管理器网络资源管理器之间可以相互交换知识信息，从而实现资源的全局管理模式。这里的管理资源包括了跨站的资源，因此这归功于完全对等的P2P模式。在全局的角度讲，基于知识的分布式网格资源管理模型向资源使用双方的是资源管理服务。
　　3.3 全分布的网格知识库模型
　　网格知识库模型以网格资源管理系统为基础建立，即我们在3.2节中提到的网格模型体系结构。在此基础上，我们建立分布式网格知识库模型。本地网格知识库的建立要依赖本地的资源管理器，其存放在本地站点中。各站点的网格知识库只负责本站点的知识维护和更新，所有的这些站点集中起来构成了资源信息系统。
　　全局的知识库即可视为全局索引，其基于网格资源类型。其的本质即为特定资源类型和其对应的站点资源管理器的地址。
　　3.4 网格知识库模型的资源管理流程
　　本模型的总体思想是：利用对等网络覆盖构建分布式网格知识库。当然，此对等网络引入前面章节提出的DHT技术。此分布式网格知识库可以基于知识对网格资源进行管理，同时，由于DHT技术的引入，可以提供网络覆盖的容错能力、扩展能力及资源定位能力。
　　其主要设计流程如下:
　　（1）在每个自治域内，将资源管理器构成一个覆盖网络；
　　（2）基于此覆盖网络上，各自治区域可共享网格资源知识；
　　（3）基于全局网格知识，用DHT技术进行资源定位;
　　（4）基于本地网格知识库，进行资源管理。
　　综上所述，本文提出的网格知识库模型采用了分层的网格资源管理方法。即根据网格的资源需求，在全局范围内为网格任务查找并匹配到最优的网格资源。在站点内部，网格任务的具体执行则由其内部的资源管理系统控制。如此的分层策略，使资源管理器满足了站点自治的要求。
　　3.5 网格知识库模型的特点
　　基于上面章节所述，网格知识库模型具有以下特点:
　　（1）全分布的体系结构具有更高的扩展性:引入了DHT技术，可连接网格各个分布式站点，利用这种分布式的体系结构可确保整个网格系统的可扩展性。
　　（2）各分站点的高度自治:在本模型的设想中，各站点间是充分自治的。这种充分的自治性更接近现实网格环境中跨多个管理域的特点。
　　（3）本模型中资源管理是基于知识库的: 本模型利用站点的语义信息实现基于知识的网格资源管理。流程为首先构建网格知识库、然后进行网格知识的管理，最后是基于知识的网格资源匹配。
　　（4）数据保证了相对的独立性(Data Independence):本模型基于DHT技术构建网格资源信息的逻辑语义，基于语义查询和匹配网格资源，所以此网格资源是独立于资源站点的具体位置的。
　　4、结论
　　本文基于P2P计算，引入DHT技术建立了一种基于知识的分布式网格资源管理模型。该模型具有以下特点:
　　（1）网格资源管理模式为采用分布-集中式：此模式不仅满足了站点资源自治的需求，使站点内部资源管理的效率得以保障，而且使网络系统具有可扩展性。
　　（2）该模型将网格资源发现转化为知识推理，提高了网格资源的智能性，也提高了网格资源管理的可扩展性。
　　（3）网格资源信息即为知识信息。以此作为网格资源信息，使知识的管理水平得到有效提高。同时，该模型提出的基于全局和本地的分层知识库系统具有较好的适应性。可以 在站点只含有部分网格资源本体的情况下，也可发现满足资源需求的网格资源。
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