通信工程師互聯網技術考試五層沙漏結構

  6.2.2 五層沙漏結構
  五層沙漏結構是一種早期的網格抽象層次結構，以“協議”為中心，強調協議在網格的資源共享和互操作中的地位。通過協議實現一種機制，使得虛擬組織的用戶與資源之間可以進行資源使用的協商，建立共享關系，并且可以進一步管理和開發(fā)新的共享關系。這一標準化的開放結構對網格的擴展性、互操作性、一致性以及代碼共享都有好處。為了便于理解，在五層沙漏結構中，最底層是構造層（fabric），構造層面對的是一個個具體的物理（也可以是邏輯的）資源，它通過對這些局部資源的管理，向上盾提供對這些資源的管理和控制界面。構造層的上面是連接層(connectivity），主要是為下層的物理資源提供安全的數據通信能力，這是資源之間進行互操作的前提，連接層使得孤立的單個資源之間建立了聯系。連接層的上面是資源層（resource），它反映的是抽象的局部資源的特征，而資源層上面的匯聚層(collective）完成的功能是如何將下面以單個資源形式表現出來的資源集中起來，協調解決多個資源之間的問題。最上面的應用層（application）和資源的距離最遠，它關心的是有什么樣的資源可以由下面各層提供給虛擬組織，解決不同虛擬組織的具體問題。

五層結構的另外一個重要特點就是沙漏形狀。其內在含義就是因為各部分協議的數量是不同的。對于其最核心的部分，要能夠實現上層各種協議向核心協議的映射.同時實現核心協議向下層其他各種協議的映射.核心協議在所有支持網格計算的地點都應該得到支持，因此核心協議的數ft不應該太多，這樣，核心協議就形成了協議層次結構中的一個瓶頸，在五層結構中，資源層和連接層共同組成這一核心的瓶頸部分，如圖6-3所示。

  五層結構之所以形如沙漏，是由各部分協議數ft的分布不均勻引起的?？紤]到核心的移植、升級的方便性.核心部分的協議數址相對比較少（例如Internet上的TCP和HTTP),對于其最核心的部分，要實現上層協議（沙漏的頂層）向核心協議的映射，同時實現核心協議向下層協議(沙漏的底層）的映射。按照定義，核心協議的數量不能太多，這樣核心協議就成了一個協議層次結構的瓶頸。在五層結構中，資源層和連接層共同組成這一核心的瓶頸部 分,它促進了單獨的資源共享。五層沙漏結構根據結構中各組成部件與共享資源的距離，將對共享資源進行操作、管理和使用的功能分散在五個不同的層次，越向下層就越接近于物理的共享資源，因此該層與特定資源相關的成分就比較多;越向上層就越感覺不到共享資源的細節(jié)特征，也就是說上層是更加抽象共享資源的表示，因此就不需要關心與底層資源相關的具體實現問題。
  五層沙漏結構的每層都有自已的服務、API和SDK,上層協議調用下層協議的服務。網格內的全局應用都通過協議提供的服務調用操作系統。
  1.構造層（Fabric)
  它的功能是向上提供網格中可供共享的資源，它們是物理或邏輯實體。常用的資源包括處理能力、存儲系統、目錄、網格資源、分布式文件系統、分布式計算機池、計算機集群等。Toolkit中相應組件負責偵測可用的軟、硬件資源的特性、當前負荷、狀態(tài)等信息，并將其打包供上層協議調用。
  2.連接層（Connectivity)
  它是網格中網絡事務處理通信與授權控制的核心協議。構造層提交的各種資源間的數據交換都在這一層的控制下實現。各資源間的授權驗證、安全控制也在這里實現。在Toolkit中，相應組件采用基于公鑰的網格安全基礎協議（GSI)。在此協議中提供一次登錄、委托授權、局域安全方案整合、基于用戶的信任關系等功能。資源間的數據交換通過傳輸、路由及名字解析實現。
  3.資源層（Resource)
  這一層的作用是對單個資源實施控制，與可用資源進行安全握手、對資源做初始化、監(jiān)測資源運行狀況、統計與付費有關的資源使用數據。在Toolkit中有一系列組件用來實現資源注冊、資源分配和資源監(jiān)視。Toolkit還在這一層定義了客戶端的C、Java的API和SDK。
  4.匯集層（Collective)
  這層的作用是將資源層提交的受控資源匯集在一起，供虛擬組織的應用程序共享、調用。為了對來自應用的共享進行管理和控制，匯集層提供目錄服務、資源分配、日程安排、資源代理、資源監(jiān)測診斷、網格啟動、負荷控制、賬戶管理等多種功能。
  5.應用層（Applications)
  這層是網格上用戶的應用程序。應用程序通過各層的API調用相應的服務，再通過服務調用網格上的資源來完成任務。應用程序的開發(fā)涉及大量庫函數。為便于網格應用程序的開發(fā),需要構建支持網格計算的庫函數。
  目前，Globus體系結構已經被一些大型網格應用所采用。研究人員已經在天氣預報、高能物理實驗、航空器研究等領域開發(fā)了一些基于Globus網格計算的應用程序，效果較好。雖然這些應用仍屬試驗性質，但它至少表明，網格計算可以勝任不少用超級計算機難以勝任的大型應用任務。

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